Конспект урока Закон сохранения энергии

Этапы

Цели, задачи, методы этапа

Содержание деятельности учителя

Содержание работы ученика

1.Начало урока

Цель: своевременное и организованное начало урока за счет листков самоконтроля.

Приветствует учащихся и раздает листки самоконтроля по теме.

1.Работают с карточками самоконтроля по теме, ставят знак ? если не знают.

2.АктуализацияЗУН.

Цель: организация познавательной деятельности учащихся.

Приемы: вопросительные

Слова, мозговая атака, ассоциативный ряд.

Какие физические величины обозначены в таблице?

Организует фронтальный опрос по теме работа, энергия в виде аукциона:

Каждый ученик называет хотя бы одно слово, связанное с этим понятием. Тот, кто назвал последним получает балл(жетон).Получается рассказ по теме «Работа и энергия».

1) Что называют механической работой? Какая это величина - векторная или скалярная?

2) Какова общая формула работы? Назовите единицу измерения работы.

3) Когда тело способно совершить работу? Приведите примеры.

4) Что называют энергией? В каких единицах выражается энергия в системе СИ?

5).Какие виды энергии вам знакомы?

6)Какие виды механической работы вам известны?

7)Какая связь между работой и энергией?

8)Можете ли вы сформулировать закон сохранения энергии? О какой энергии здесь идет речь?

Подведем итог :

Какие ассоциации у вас вызывают слова « работа», «энергия»?

Предлагает выстроить цепочку : заполнить пропуски слов (работа с деформированным текстом- презентация слайда2 ).

Предлагает проверить ответы в листках самоконтроля - слайд 3.

Задает вопрос: Какая тема сегодняшнего урока? На какой вопрос вы не смогли ответить?

2.Отвечают, участвуют в аукционе, дополняют таблицу.

Возможные ответы учащихся:

Работ а и энергия.

Механической работой называется физическая величина , равная произведению силы на перемещение.

Работа- скалярная величина.

A= F*S. Джоуль.

Если тело обладает энергией ,то оно способно совершить работу.(На тело действует сила и оно движется).

Например, вода падает с плотины и вращает турбину и ; молот – копра забивает сваю;сжатая пружина распрямляется, и пуля летит; порох взрывается и пуля летит.

Энергия – способность тела совершить работу. Измеряется в Джоулях.

Механическая, внутренняя, электрическая, магнитная, тепловая.

Потенциальная и кинетическая.

Если тело обладает энергией , то оно способно совершить работу.

В замкнутой системе энергия взаимодействующих тел остается постоянной.

О механической.

3.Работают с деформированным текстом - заполняют пропуски(на слайде):

« …….- способность тела совершать работу – движение,…….и сила.

Энергия – способность тела совершать работу- движение, перемещение и сила.

Сверяют по слайду свои ответы, оценивают себя.

Называют и записывают тему урока.

Закон сохранения механической энергии.

Какая система называется замкнутой? В чем смысл закона сохранения механической энергии?

3.Этап подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала.

Цель:

сформулировать совместно с учащимися цели, тему, задачи урока.

Задачи: обеспечение осознания задач урока учащимися с помощью практического применения закона сохранения энергии.

4.Этап усвоения знаний.

Цель: обеспечение

Усвоения смысла закона сохранения механической энергии.

Рассмотрим опытным путем:

1. Как можно изменить энергию тела?

2. При каком условии энергия тела возрастает? уменьшается?

не изменяется? Почему брусок останавливается?

Демонстрирует опыт.(ЕКЦОР)

DL_RES_669b5264-e921-11dc-95ff-0800200c9a66

Демонстрационный опыт.

1 опыт. Опытная установка изображена на рис. 1. В ходе опыта изменяет высоту скатывания шарика, замечают расстояние, на которое сдвигается брусок, лежащий на горизонтальной плоскости.

Рис.1.

2. опыт. Опытная установка изображена на рис. 2. Нитяной маятник в начале висит неподвижно. Отмечаем это положение как нулевой уровень потенциальной энергии. Отклоняем маятник на некоторый угол и замечаем, что маятник проходит нулевой уровень и отклоняется в противоположное направление. Что произошло? Почему колебания прекращаются?

Рис. 2.

3 опыт. Движение падающего мяча.

Отпускает из рук мячик. Мячик падает на пол и отскакивает. Рассмотрим движение мячика с точки зрения превращения механической энергии.

Вопросы:

1)За счёт действия какой силы происходит движение мячика вниз?

2).Чему равна работа силы тяжести? Можно это выразить математически?

3)Что можно сказать о скорости мячика при мере приближения к полу?

4)Значит ли это, что с другой стороны работа силы тяжести равна изменению кинетической энергии тела? Если да, то вырази это математически?

5)Насколько убывает потенциальная энергия и насколько увеличивается кинетическая?

Предлагает сделать рисунок и преобразовать полученное выражение так, чтобы в левой части выражения стали потенциальная и кинетическая энергии на начало движения, а в правой на момент удара о землю.

Движение мячика могло бы продолжаться сколь угодно долго, если бы не было потерь энергии на сопротивление, т.е. если бы тела взаимодействовали бы только друг с другом и не взаимодействовали бы только силами тяготения или упругости. В данном случае речь идёт о замкнутой системе тел.

Ставит вопрос: какую систему называют замкнутой? В наших опытах можно ли говорить о замкнутой системе? Назовите взаимодействующие тела?

Если ввести, что - есть полная механическая энергия, то закон сохранения полной механической энергия можно записать в виде:

- математическая запись закона сохранения полной механической энергии.

Формулировка закона:

Полная механическая энергия замкнутой, или изолированной, системы при всех изменениях в системе сохраняется.

Уточняет:

Закон сохранения полной механической энергии является частным случаем всеобщего закона сохранения энергии.

Прочитайте самостоятельно текст учебника на стр.

Какой вывод вы сделали из прочитанного текста?

Обобщает:

«Если система замкнута, т.е. на тела не действуют внешние силы, то сумма Ер и Ек при любых взаимодействиях системы остается постоянной»

А если в задаче нужно учитывать Fтр, можно ли утверждать что вся Ер преобразуется в Ек?

Все силы, действующие на тело (результирующая сила), изменяют его скорость, т.е. его кинетическую энергию. А значит, совершают работу.

Это и есть закон сохранения полной механической энергии. Он получен из законов Ньютона, но имеет более широкую область применения, чем законы Ньютона. Полная механическая энергия сохраняется и для систем микрочастиц, для которых законы Ньютона неприменимы. Справедливость закона подтверждается экспериментально с высокой степенью точности

Углубление знаний.

В наше время главные виды энергии, за счет которых совер­шается работа,— это энергия, осво­бождающаяся при сгорании топлива (угля, нефти, газа), энергия падаю­щей воды и так называемая ядерная энергия. Но ни один из этих видов энергии не подается непосредственно к машинам.

На пути к машинам, в которых совершается работа, энергия пре­терпевает превращения из одной формы в другую. ТЭС, ГЭС,ГРЭС

На всех электростанциях лишь небольшая часть энергии превращается в полезную работу из-за потерь на преодоление

сил сопротивления.

Именно по этой причине невозможно создать такой двигатель, который можно завести один раз и он будет работать бесконечно, вечный двигатель создать невозможно.(Демонстрирует слайд из ЕКЦОР). Закон сохранения энергии запрещает полу­чение работы большей, чем затра­ченная энергия.

Задача техники не в том, чтобы попытаться обойти закон сохранения энергии, а в том, чтобы уменьшать потери энергии в различных маши­нах, двигателях, генераторах.

Объясняют опыты

Из 1 опыта

Вывод: Чем с большей высоты скатывается шарик, тем большую скорость он приобретает и тем большую работу он может совершить, передвигая брусок. Делают схематичный рисунок и записывают вывод. Потенциальная энергия шарика превращается в кинетическую энергию бруска.

Записывают математическую формулировку вывода:E_p = E_k

mgh= mv²/2

Брусок останавливается из-за трения.

Вывод: Чем на больший угол отклоняем маятник из нулевого положения, тем большую скорость будет иметь маятник, проходя его. Значит, накопленная потенциальная энергия при отклонении маятника превращается в кинетическую, при прохождении нулевого положения, а затем снова превращается в потенциальную при отклонении в противоположном направлении. Колебания прекращаются потому, что механическая энергия теряется в результате действия непотенциальных сил (силы сопротивления воздуха).

Подходит та же формула. Подписывают под рисунком нулевой уровень, Е_к

Е_п , дополняют рисунок – отображают его симметрично.

Отвечают на поставленные вопросы к опыту

За счёт действия силы тяжести

Работа силы тяжести равна убыли потенциальной энергии.

A=- (E_p2 – E_p1) (1)

Скорость мячика возрастает

Да.

A=E_k2-E_k1 (2)

Можно предположить, что одинаково, учитывая, что работу одной и той же силы мы выразили в одном случае через убыль потенциальной энергии, а другом через увеличение кинетической.

Следовательно (1) =(2)

-(E_p2 – E_p1) =E_k2-E_k1

E_k1 +E_p1 =E_k2+E_p2

Самостоятельно или с помощью учителя приходят к выводу:

если на взаимодействующие тела не действуют внешние силы, то

сумма Ер и Ек при любых взаимодействиях тел системы остается постоянной.

Система тел взаимодействующих друг с другом .

Называют: шарик, брусок, поверхность стола. Шарик, нить, штатив, земля. Мяч, земля.

Записывают формулировку общего закона сохранения энергии.

Е_к + Е _п = Е= const

Читают из учебника.

Энергия не возникает и не пропадает. Она

превращается из одного вида в другой. Полная энергия остается

неизменной.

Из-за силы трения скорость тела уменьшается и движение прекращается.

Историческая справка .Ученик 1.

1.Майер Юлиус Роберт (1814 -1874гг.) – немецкий врач, независимо от других сформулировал закон сохранения энергии. В статье, опубликованной в 1842 году, Майер ясно утверждает, что существует определенная связь между высотой, с которой подает некая масса, и выделившемся при ударе о землю некоторого количества теплоты. Майер попытался также вычислить механический эквивалент теплоты.

Сообщение 2 ученика.

2.Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд Фон (31.08.1821 - 08.09.1894гг.) - один из величайших учёных XIX века. В 1847 году он опубликовал классическую работу “О сохранении энергии”, где изложил философские и физические основания закона сохранения и превращения энергии и дал его математическую формулировку. Работа вызвала большой шум в научных кругах. Аналогичные идеи были выдвинуты рядом других ученых, однако Гельмгольцу принадлежит наиболее четкая формулировка важнейшего закона. Джоуль открыл Закон сохранения энергии для тепловых процессов. За 100 лет до Майера и Гельмгольца М.В.Ломоносов открыл Закон сохранения энергии.

Участвуют в беседе , смотрят презентацию, задают вопросы.

5.Применение полученных знаний.

Цель: усвоение умений пользоваться знаниями.

Организует фронтальную работу по решению задач из теста «Закон сохранения механической энергии» (2).

Предлагает делать рисунки, записывать основные выкладки. Демонстрирует рисунки на доске. За каждый выход к доске или верное решение получают балл.

Решают задачи, отмечают в тетрадях, предлагают свои варианты решения задач.

6.Подведение итогов урока.

Релаксация.

Предлагает учащимся назвать новые понятия, с которыми познакомились на уроке, алгоритм решения задач на ЗСЭ.

Что надо помнить при решении задач на ЗСЭ( о каких крайних точках)?

На все ли вопросы ответили? Как оцениваете свои познания по теме?

Как вы думаете, какую роль играет ЗСЭ в жизни человека? Что бы еще хотели узнать по этой теме?

Домашнее задание: прочитать § 23, решить задачи из упр.23. подготовиться к контрольной работе - подготовить вопросы по теме «Законы взаимодействия тел»,если вопросов нет , то следующий урок – К.р.

Отвечают на вопросы: замкнутая система, полная механическая энергия.

Крайние точки – начало движения, максимальная точка подъема тела, конечная точка.

Оценивают свои познания.

Закон сохранения энергии лежит в основе мироздания, образования вселенной. Энергия, которую человек получает с пищей , обеспечивает жизнедеятельность человека.

Высказываются, предлагают вопросы для обсуждения на следующем уроке.

Записывают дом.задание.

Обозначение физических величин

Название

Единица измерения СИ

Формулы

А

Энергия

-

F_тяж

H

Сила упругости

= - k x

Сила трения

F = …mg

Е_р

Потенциальная энергия тела поднятого над Землей

Дж

Е_р=…

Потенциальная энергия упруго

деформированного

тела

….= k x²/2

Е_к

…=mv²/2

Закон сохранения механической энергии

-