Закон сохранения механической энергии

Слайд 1. Закон сохранения механической энергии

Физика, 9 класс: почему энергия не исчезает и не берется из ниоткуда

Слайд 2. Две формы механической энергии

Механическая энергия тела состоит из двух частей: энергии движения и энергии взаимодействия.

1. Кинетическая энергия связана со скоростью тела.

2. Потенциальная энергия связана с положением тела в поле сил (например, над землей) или его деформацией.

Слайд 3. Основные формулы

Кинетическая энергия: $E_k=\frac{m{v}^2}{2}$

Потенциальная энергия тяжести: $E_p=mgh$

Потенциальная энергия упругости: $E_p=\frac{k{x}^2}{2}$

Полная энергия: $E=E_k+E_p$

Слайд 4. График превращения энергии

При свободном падении тела его высота уменьшается, а скорость растет. Это значит, что потенциальная энергия ($E_p$) превращается в кинетическую ($E_k$). Их сумма при этом остается неизменной.

Слайд 5. Формулировка закона (ЗСЭ)

В замкнутой системе тел, между которыми действуют только консервативные силы (тяготения или упругости), полная механическая энергия сохраняется во времени.

Математически это записывается так:

$E_{k}1+E_{p}1=E_{k}2+E_{p}2$

Это один из фундаментальных законов природы, который показывает единство и неуничтожимость материи и движения.

Слайд 6. Доля кинетической энергии при падении

На графике показано, какой процент от полной энергии составляет кинетическая энергия в разных точках пути. В начале пути она равна нулю, а в конце — занимает 100%.

Слайд 7. Когда закон нарушается?

Система замкнута. Нет трения и сопротивления воздуха. Механическая энергия сохраняется полностью: $E=\text{const}$.

Действует сила трения. Часть механической энергии переходит во внутреннюю (тепло). Тело нагревается, а $E_{\text{мех}}$ уменьшается.

Слайд 8. Практические примеры

Работа гидроэлектростанций: энергия падающей воды крутит турбины

Прыжки с шестом: энергия бега переходит в энергию изгиба шеста, а затем в высоту

Колебания качелей: постоянный переход из «высоты» в «скорость» и обратно

Заводные механические игрушки: энергия сжатой пружины

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему теннисный мячик после каждого удара о пол подпрыгивает всё ниже?

В какой момент полета брошенного камня его кинетическая энергия минимальна?

Куда «исчезает» энергия автомобиля при резком торможении?

Зависит ли полная механическая энергия камня от его массы?

Слайд 10. Главные выводы

Энергия не исчезает, а только переходит из одной формы в другую.

Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергий.

В замкнутых системах без трения эта сумма всегда остается неизменной.

Наличие трения приводит к превращению механической энергии в тепловую.