Физика 8 класс — занятие 2
Физика · 8 класс · занятие 2 · 14 сентября 2026

Закон сохранения механической энергии. Работа силы трения. КПД

На занятии рассматриваются превращения механической энергии, работа силы трения и коэффициент полезного действия механизмов.

Версия 2026-09-14.2 · один автономный файл

План занятия

12 минПроверка домашней работыСамостоятельное выполнение и разбор
28 минПервая частьЗакон сохранения, пример и лаборатория
20 минВторая частьРабота силы трения и КПД
20 минПрактическая работаПревращения энергии, задачи и мини-работа
Результаты занятия. После выполнения заданий можно будет составить энергетический баланс, определить неизвестную энергию или скорость, учесть работу силы трения, вычислить КПД и объяснить превращения энергии.

1. Проверка домашней работы

Выполни микродиагностику до просмотра разбора. Подготовь фотографию своего решения задачи о кране и энергетической цепочки из домашней работы.

5. Подъёмный кран равномерно поднял груз массой 200 кг на высоту 5 м за 20 с. Прими g = 10 Н/кг. Введи результаты своего решения.

6. Мяч свободно падает без начальной скорости. Сопротивлением воздуха пренебрегают. Укажите правильную последовательность превращения энергии.

Разбор задачи о кране — открыть после проверки

F = mg = 200·10 = 2000 Н

A = Fh = 2000·5 = 10 000 Дж

N = A/t = 10 000/20 = 500 Вт

При равномерном подъёме сила натяжения троса по модулю равна силе тяжести, действующей на груз. Время в условии дано в секундах.

2. Закон сохранения механической энергии

Сумму кинетической и потенциальной энергий тела называют его полной механической энергией:

Eмех = Eк + Eп

Если при движении тела действуют только сила тяжести и сила упругости, а трением и сопротивлением среды можно пренебречь, полная механическая энергия остаётся постоянной:

Eк1 + Eп1 = Eк2 + Eп2
Смысл закона.
Кинетическая и потенциальная энергии могут изменяться и превращаться одна в другую. При указанных условиях их сумма не изменяется. Для применения закона необходимо указать рассматриваемое тело или систему тел и два состояния движения.

Алгоритм энергетической задачи

1. Выбери системуКакие тела рассматриваем вместе?
2. Укажи состоянияЧто известно в начальной и конечной точках?
3. Запиши балансКакие виды энергии есть в каждом состоянии?
4. Реши и проверьВырази неизвестное и проверь единицы.

Пример решения задачи

Шар массой 2 кг свободно падает без начальной скорости с высоты 5 м. Определим потенциальную и кинетическую энергии шара, а также его скорость на высоте 1,8 м. Сопротивлением воздуха пренебрегаем; g = 10 Н/кг. Уровень земли принимаем за нулевой уровень потенциальной энергии.

Начальное состояниеEк1 = 0
Eп1 = 2·10·5 = 100 Дж
На высоте 1,8 мEп2 = 2·10·1,8 = 36 Дж
Eк2 = 100 − 36 = 64 Дж
Определение скоростиmv²/2 = 64
v² = 64
v = 8 м/с

Проверка результата. При падении высота и потенциальная энергия шара уменьшаются, а его скорость и кинетическая энергия увеличиваются. Полная механическая энергия равна 36 + 64 = 100 Дж.

3. Интерактивная лаборатория: энергетический баланс падения

Меняй массу, начальную и текущую высоту. Модель показывает, как распределяется неизменная механическая энергия. Сопротивлением воздуха пренебрегаем, g = 10 Н/кг.

Шар находится в начальной точке.

h = 10 м10 м0 м
Eп200 Дж
Eк0 Дж
Скорость0 м/с
Eп
Eк

Eмех = 200 Дж

Исследуй модель

Опыт AУстанови h = H/2. Сравни Eп и Eк.
Опыт BУвеличь массу в 2 раза. Что произойдёт с каждой энергией и скоростью?
Опыт CУвеличь начальную высоту. Как изменится скорость у земли?

Какой вывод подтверждает модель при удвоении массы?

4. Задачи первого урока — решаем в тетради

Запиши «Дано», выбери нулевой уровень потенциальной энергии, составь энергетический баланс и выполни вычисления.

1Камень массой 3 кг падает без начальной скорости с высоты 8 м. Найди его кинетическую энергию на высоте 3 м. Сопротивлением воздуха пренебреги; g = 10 Н/кг.
2Мяч массой 0,4 кг бросили вертикально вверх со скоростью 10 м/с с уровня земли. На какую максимальную высоту он поднимется? Сопротивлением воздуха пренебреги; g = 10 Н/кг.
3Если осталось время. На высоте 4 м потенциальная энергия падающего тела равна 80 Дж, а кинетическая — 120 Дж. Определи массу тела и высоту, с которой оно начало падение без начальной скорости.

Сдача: сфотографируй полное решение одной назначенной учителем задачи и отправь фотографию в чат урока или прикрепи в электронном журнале.

Перерыв 10 мин
Первый урок завершён.
После перерыва выясним, куда переходит механическая энергия при трении и почему КПД реального механизма меньше 100%.

5. Работа силы трения. Превращение механической энергии во внутреннюю

При прямолинейном движении сила трения направлена противоположно перемещению тела. Если сила трения постоянна, её работа равна:

Aтр = −Fтрs

Вследствие трения механическая энергия системы уменьшается. Соответствующая часть механической энергии превращается главным образом во внутреннюю энергию взаимодействующих тел.

Важно различать.
Механическая энергия системы может уменьшаться. При этом полная энергия замкнутой системы сохраняется. Поэтому следует говорить не о потере энергии, а о превращении механической энергии во внутреннюю.

Интерактивная модель «Скольжение с трением»

Масса бруска — 2 кг.
Длина показанного участка — 20 м. При любых доступных значениях брусок остановится в пределах участка.

0 м20 мостановка: 15 мFтр
Скорость17,3 м/с
Aтр0 Дж
Eк300 Дж
Увеличение Eвнутр0 Дж
кинетическая
внутренняя

Движение в модели воспроизводится замедленно.

Брусок остановился вследствие действия силы трения. Что произошло с его начальной кинетической энергией?

6. Коэффициент полезного действия механизма

Работу, совершённую для достижения поставленной цели, называют полезной работой. Всю работу, совершённую приложенной силой, называют полной (затраченной) работой.

Отношение полезной работы к полной работе называют коэффициентом полезного действия механизма:

η = Aп/Aз · 100%

Для реального механизма Aп < Aз, поэтому его КПД меньше 100%.

Полезная работа AпНапример, работа по подъёму груза на заданную высоту.

Полная (затраченная) работа AзРабота, совершённая приложенной силой. Она включает полезную работу и работу по преодолению трения и других сопротивлений.

Интерактивная модель КПД

Полная работа равна сумме полезной работы и работы по преодолению сопротивлений.
Aп240 Дж
Aз300 Дж
КПД80%
полезная работа
работа против сопротивлений

Механизм совершил полезную работу 600 Дж, затратив 750 Дж. Чему равен КПД?

7. Тренажёр «Превращения энергии»

Для каждого процесса укажите вид энергии, в который преимущественно превращается исходная энергия.

Свободное падение мяча без сопротивления воздуха: потенциальная энергия →
Торможение велосипеда: кинетическая энергия →
Подъём груза электродвигателем: электрическая энергия →
Выпрямление сжатой пружины: потенциальная энергия упруго деформированного тела →

8. Самостоятельные задачи в тетради

Обязательный минимум: задачи 1–4. Задачи 5–8 предназначены для дополнительной работы. Решение следует оформить полностью. Фотографию решения назначенной задачи необходимо отправить в чат урока или прикрепить в электронном журнале.

1Санки движутся по горизонтальному участку пути. Их начальная кинетическая энергия равна 240 Дж. Работа силы трения на рассматриваемом участке равна −90 Дж; работа остальных сил равна нулю. Определите конечную кинетическую энергию санок и увеличение внутренней энергии санок и снега.
2Тело массой 2 кг свободно падает без начальной скорости с высоты 10 м. Определите потенциальную энергию, кинетическую энергию и скорость тела на высоте 6,4 м. Уровень земли принять за нулевой уровень потенциальной энергии; g = 10 Н/кг.
3Полная работа, совершённая подъёмным механизмом, равна 2,5 кДж. При подъёме потенциальная энергия груза увеличилась на 2 кДж. Определите КПД механизма и работу по преодолению сопротивлений.
4По наклонной плоскости длиной 4 м равномерно подняли груз массой 20 кг на высоту 1,5 м, прикладывая силу 90 Н. Определите полезную работу, полную работу и КПД установки. Принять g = 10 Н/кг.
5Мяч массой 0,5 кг бросили вертикально вверх со скоростью 12 м/с. На какой высоте скорость мяча станет равной 8 м/с? Сопротивлением воздуха пренебречь; g = 10 Н/кг.
6Начальная механическая энергия тела равна 300 Дж. В некотором положении потенциальная энергия тела равна 120 Дж, а 30 Дж механической энергии вследствие трения превратилось во внутреннюю энергию. Определите кинетическую энергию тела.
7Два механизма совершают одинаковую полезную работу, равную 400 Дж. Полная работа первого механизма равна 500 Дж, второго — 640 Дж. Определите КПД каждого механизма и сравните работу по преодолению сопротивлений.
8Лебёдка мощностью 500 Вт поднимает груз массой 40 кг на высоту 6 м за 6 с. Определите полезную работу, полную работу двигателя и КПД установки. Принять g = 10 Н/кг.
Ответы для самопроверки — открыть после отправки фотографии
  1. 150 Дж; увеличение внутренней энергии — 90 Дж.
  2. Eп = 128 Дж; Eк = 72 Дж; v ≈ 8,5 м/с.
  3. η = 80%; работа по преодолению сопротивлений — 0,5 кДж.
  4. 300 Дж; 360 Дж; η ≈ 83%.
  5. 4 м.
  6. 150 Дж.
  7. 80% и 62,5%; 100 Дж и 240 Дж.
  8. 2400 Дж; 3000 Дж; 80%.

9. Мини-работа в формате ВПР

Выполни три задания самостоятельно. В расчётных заданиях сначала запиши решение в тетради, затем введи ответы.

1. При торможении автомобиля его механическая энергия уменьшается. Какое утверждение верно?

2. Груз массой 4 кг падает без начальной скорости с высоты 7 м. Какова его кинетическая энергия на высоте 2 м? Сопротивлением воздуха пренебреги; g = 10 Н/кг.

3. В опыте один и тот же груз подняли на одинаковую высоту тремя механизмами. Полезная работа во всех опытах равна 200 Дж. Затраченная работа: механизм A — 250 Дж, B — 320 Дж, C — 400 Дж. Какой механизм имеет наибольший КПД и чему он равен?

10. Итог и домашняя работа

Основные положения

  • при отсутствии трения и сопротивления среды полная механическая энергия сохраняется;
  • вследствие трения часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию;
  • полная энергия замкнутой системы сохраняется;
  • КПД механизма равен отношению полезной работы к полной работе.

Домашняя работа

  1. Повторить закон сохранения механической энергии и формулу КПД.
  2. Решить задачи 4 и 6 из блока «Самостоятельные задачи», если они не выполнены на уроке.
  3. Составить последовательность превращений энергии для одного бытового устройства. Указать полезное превращение энергии и превращение энергии вследствие действия сил сопротивления.