Тема: «изучение закона сохранения механической энергии»

 

Цель работы: состоит в сравнении измерений потенциальной энергии груза прикрепленного к пружине, и энергии пружины, растянутой под действием груза.

 

Оборудование: штатив с муфтой и перекладиной, динамометр, 2 груза, направляющая рейка.

 

Теория:

Изменение потенциальной энергии груза по отношению к какой-то поверхности определяется изменением его высоты относительно этой поверхности:

 (1)

Изменение энергии пружины, если в исходном состоянии она не была деформирована, определяется ее величиной в растянутом положении:

(2)

Если пружина удлиняется под действием падающего груза, то на основании закона сохранения энергии должно выполняться равенство

Порядок выполнения работы:

1. На перекладине закрепите верхнюю часть динамометра и

закрепите перекладину за кольцо на стержне. Динамометр

вешается за кольцо, которое крепится к корпусу динамометра

2. Установите направляющую рейку так, чтобы ее шкала распо-

лагалась возможно ближе к указателю динамометра.

3. Определите положение указателя нерастянутой пружины ди-

намометра на шкале – х₁.

4. Подвесьте к динамометру два груза и, приподнимая их рукой,

верните пружину в нерастянутое положение. Отпустите

грузы и заметьте по шкале положение указателя, соответст-

вующее максимальному удлинению пружины – х₂.

5. Вычислите удлинение пружины

6. Повторите опыт 5 раз и вычислите среднее значение удлине-

ния Δх_ср. Изменение длины пружины соответствует

изменению высоты грузов, поэтому Δх_ср= Δh.

7. Определите общую массу грузов (масса груза указана на его

поверхности) и, пользуясь формулой (1), вычислите

изменение потенциальной энергии грузов ΔЕ_г.

8. Вычислите по формуле (2) изменение энергии пружины. При

этом учитывают, что жесткость пружины динамометра k=40 Н/м.

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

10.   Сравните изменение энергии грузов и пружины и сделайте вывод о сохранении полной механической энергии системы грузы-пружина.

Результаты измерений:

 

№ опыта	m, кг	х1, м	х2, м	Δх, м	Δхср= Δh, м	ΔЕг, Дж	ΔЕп, Дж
1
2
3
4
5

Расчеты

Δх₁ =

Δх₂ =

Δх₃ =

Δх₄ =

Δх₅ =

Δх_ср =

Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Ответы на вопросы:

 

1. От чего зависит кинетическая энергия тела?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. От чего зависит потенциальная энергия тела?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. В чем заключается закон сохранения механической энергии?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Дополнительные задания

 

Вариант 1.

1. Вычислить кинетическую энергию тела массой 3,5 кг, движущегося со скоростью 12 м/с.

Вариант 2.

1. Вычислить потенциальную энергию тела массой 5,4 кг поднятого над землей на высоту 15 м.

 

Решение задач:

 

 

Домашнее задание

 

1. Какое тело будет обладать большей энергией: брусок массой 1 кг, поднятый на высоту 1 м, или камень массой 0,5 кг, движущийся со скоростью 2,5 м/с?

 

Лабораторная работа №4