43. Анализ понятия работы

Работа представляет собой упорядоченную макро физическую форму энергии. Понятие “работа” было введено в науку 1826. Величина А измеряет величину энергии, переданной от одного тела к другому или превращённой из одной формы в другую. Т.е. полное раскрытие сущности работы возможно лишь в связи с усвоением понятия энергии и закона сохранения и превращения энергии в механических процессах. Первоначально вспоминают знания о работе, полученные в VII классе ( ), затем расширяют и уточняют определение механической работы как . Работа А постоянной силы называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α между векторами силы и перемещения . . Выражение показывает, что работа является скалярной величиной и может иметь положительное или отрицательное значение в зависимости от знака угла α. Работа положительна, если угол между вектором силы и вектором перемещения меньше 90⁰. При значениях угла 90⁰ < α ≤ 180⁰ работа силы отрицательна. Угол может быть равен 90⁰, тогда A рано нулю. Единица измерения Дж=Н_*м.

Затем рассматривают выражения для работ различных сил:

Затем уточняют понятие мощности: , [N]=1 Ватт. Указывают, что работа зависит от выбора системы координат. Далее, используя определение и – вводят понятие кинетической энергии. вводят работу как изменение кинетической энергии E_k: Здесь ученики следят за сохранением величины, смысл которой выясняется лишь после вывода.

45. Методика изучения закона сохранения механической энергии.

.Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только посредством сил тяготения и упругости, то работа этих сил равна изменению потенциальной энергии тел, взятому с противоположным знаком: A = –(E_р2 – E_р1). По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел: Следовательно или E_k1 + E_p1 = E_k2 + E_p2Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной. Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона.Сумму E = E_k + E_p= называют полной механической энергией. 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. Применение закона сохранения механической энергии может в значительной степени упростить решение многих задач. 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. 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). При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую.