План-конспект урока по физике на тему: "Закон сохранения энергии - основной закон природы"

В 1845 году один из открывателей закона сохранения энергии, известный немецкий учёный и врач Юлиус Роберт Майер писал: *Природа поставила себе задачей перехватить на лету притекающий на Землю свет и превратить эту подвижнейшую из сил в твёрдую форму, сложив её в запас. Для достижения этой цели она покрыла земную кору организмами, которые при жизни поглощают солнечный свет. Этими организмами являются растения*!

Учитель: - А как же растения улавливают свет?

Учащиеся: - На внутренних мембранах хлоропластов находятся молекулы сложного органического вещества, которое называется хлорофилл (хлорос – зелёный, филлон – лист).

Хлорофилл поглощает свет красного спектра, т.к. красный цвет более интенсивен, несёт больше энергии, а зелёный отражает, поэтому рассеиваются зелёные цвета C₅₅H₇₂O₅N₄Mg.

Учитель: - Рассмотрим процесс фотосинтеза с помощью видеоролика.Процесс фотосинтеза состоит из двух фаз – световой и темновой. В ходе этих процессов из бедных энергией CO₂ и H₂O образуется богатый энергией C₆H₁₂O₆.

Потенциальная энергия заключается в химических связях глюкозы и равна 2800 кДж. Т.е. это реакция эндотермическая

Учитель: - Ребята, вы посмотрели, как осуществляется фотосинтез. А теперь разберём этот процесс на молекулярном уровне. (Учительобъясняет по слайду презентации).

Весь материал - в документе.

План – конспект открытого урока на тему: «ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ - ОСНОВНОЙ ЗАКОН ПРИРОДЫ.»

• ФИО автора: Омарова Тамара Хажмусовна.

• Место работы: МОУ «Лицей» №1

• Должность: учитель

• Предмет-физика

• Класс-9

• Тема урока: «Закон сохранения энергии – основной закон природы».

• Тип урока:«Интегрированный урок физики, химии, биологии»

• Базовый учебник. Автор А.В. Пёрышкин. Е.М. Гутник.

Цели:

• Образовательная: формирование у учащихся целостного представления о системе знании, создать условия для обобщения, интеграции и систематизации знаний о сущности закона сохранения и превращения энергии в механических процессах,

• закона сохранения массы веществ, фотосинтеза, пластического и энергетического обмена.

• Развивающая: развивать умения устанавливать взаимосвязи пластического и энергетического обмена, световых и темновых реакций фотосинтеза; сравнивать обмен веществ у растений и животных, пластический и энергетический обмен.

• Воспитательная: воспитание эмоционально – ценностного отношение к учебному процессу, экологической компетенции, культуры труда, формирование универсальных учебных действий, определяющих способность личности учиться, познавать мир, сотрудничать с другими в познании и преобразовании окружающего мира.

• Формы работы: фронтальная, индивидуальная

• Методы: репродуктивный

• Оборудование: компьютер, интерактивная доска, компьютер для каждого ученика.

Содержание

• ДетиСолнца

• Трансформацияэнергииврастительнойклетке

• Преобразованиеэнергиивживотнойклетке

• Электрические явления в клеточной энергетике

ХОДУРОКА

Здравствуйте, дорогие гости и учащиеся. Сегодня у нас необычный урок, в нём будут принимать участие не только ученики 9-го класса, но и 6, 7, 8 классов. Как вы думаете почему? Видимо, речь пойдёт о физических, химических и биологических процессах, которые поэтапно изучаются во всех классах. (Учащиеся высказывают свои мнения). Обобщаю высказывания и открываю слайд презентации с названием и темой урока.

Для лучшего усвоения вынесенной на обсуждение темы повторим ранее пройдённые понятия, изучаемые по естественно - научным дисциплинам.

Я попрошу Ибрагима провести опрос по вопросам, представленным на слайде. За каждый правильный ответ, вы получаете 1 балл. Полученные баллы заносите в свои накопительные карточки.

В рассказе «Солнце – тепло» Лев Толстой писал: «Всё что людям нужно, идёт на пользу, все это заготавливается солнцем, во всё идёт много солнечного тепла. Какое ни на есть движение – всё от тепла. Либо прямо от солнечного тепла, либо от того тепла, которое заготовило солнце в угле, в дровах, в травах».

Недаром люди считали Солнце богом. У разных народов этот Бог назывался по-разному. Итак, благодаря Солнцу мы двигаемся. А как же солнечная энергия превращается в механическую энергию? И сегодня, используя накопленные по разным предметам знания, мы выстроим цепочку перехода солнечной энергии в другие виды энергии.

Мы не раз с вами обращались к понятию *энергия* на уроках физики, химии, биологии и других учебных дисциплин.

А кто может сказать – что такое энергия? Что нужно сделать, если телефон разрядился? Нужно зарядить. Что передаётся батарейке от источника энергии? Батарея накапливает энергию, а по мере пользования, телефон расходует энергию.

Т.е. энергию можно получать, накапливать, передавать, хранить и расходовать. При этом общее количество энергии не меняется. Если где-то количество энергии увеличивается, то где-то это количество уменьшается.

Мы встречаемся с энергией в разных формах. Энергия может быть световой, электрической, тепловой, механической, химической. Энергия может переходить из одной формы в другую. А что же является первоисточником энергии на Земле (дети – Солнце). Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 млн. км. Как же энергия Солнца передаётся планете Земля? (дети – с помощью луча света).

Учитель: Что такое луч света?

Учащиеся: Электромагнитная волна, излучаемая в виде порции кванта энергии

Учитель: C какой скоростью распространяется свет?

Учащиеся: V=3x10⁸ м/с

Учитель:. Отправимся в путешествие с лучом света и мы с вами.

В 1845 году один из открывателей закона сохранения энергии, известный немецкий учёный и врач Юлиус Роберт Майер писал: *Природа поставила себе задачей перехватить на лету притекающий на Землю свет и превратить эту подвижнейшую из сил в твёрдую форму, сложив её в запас. Для достижения этой цели она покрыла земную кору организмами, которые при жизни поглощают солнечный свет. Этими организмами являются растения*!

Учитель: - А как же растения улавливают свет?

Учащиеся: - На внутренних мембранах хлоропластов находятся молекулы сложного органического вещества, которое называется хлорофилл (хлорос – зелёный, филлон – лист).

Хлорофилл поглощает свет красного спектра, т.к. красный цвет более интенсивен, несёт больше энергии, а зелёный отражает, поэтому рассеиваются зелёные цвета C₅₅H₇₂O₅N₄Mg.

Учитель:- Рассмотрим процесс фотосинтеза с помощью видеоролика. Процесс фотосинтеза состоит из двух фаз – световой и темновой. В ходе этих процессов из бедных энергией CO₂ и H₂O образуется богатый энергией C₆H₁₂O₆.

Потенциальная энергия заключается в химических связях глюкозы и равна 2800 кДж. Т.е. это реакция эндотермическая

Учитель:- Ребята, вы посмотрели, как осуществляется фотосинтез. А теперь разберём этот процесс на молекулярном уровне. (Учитель объясняет по слайду презентации).

Учитель: - О процессах, происходящих

в световой фазе фотосинтеза,

нам расскажет Настя, ученица 9 класса. (Настя, используя слайд презентации, рассказывает о процессах световой фазы)

В результате световой фазы происходят три процесса:

1. Образование O₂ в результате фотолиза воды 2H₂O + = 4Н⁺ + 4ē + O₂

2. Образование двух молекул АТФ

3. Образование атомарного водорода

Солнечная энергия аккумулируется в химических свойствах АТФ и НАДФН.

Учащиеся - записывают в тетрадь таблицу и выводы.

Учитель: - Настя, спасибо за сообщение.

О темновой фазе доклад подготовил Инал. Послушаем его.

Инал рассказывает о темновой фазе фотосинтеза,

используя слайд презентации. Темновая фаза проходит в стромах хлоропласта. В темновой фазе происходит 5 биохимических реакций, они образуют цикл Кальвина.

Учащиеся записывают в тетрадь.

Учитель: - Итак, ребята мы с вами знаем, что растения являясьавтотрофами, образуют органические вещества. Мы же с вами являемся гетеротрофами. Возникает вопрос как мы получаем органические вещества, необходимые для жизнедеятельности?

Великий русский ученый К. А. Тимирязев в своей замечательной книге «Жизнь растения» писал: «Когда-то где-то на Землю упал луч Солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез... В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы... Пища служит источником силы в нашем организме потому только, что она - не что иное, как консервант солнечных лучей...»

Расмотрим схему обмена веществ. Основными энергетическими станциями живых клеток служат митохондрии — внутриклеточные частицы размером 0,1–10μ, покрытые двумя мембранами. В митохондриях свободная энергия окисления продуктов питания превращается в свободную энергию АТФ. Когда АТФ соединяется с водой, при нормальных концентрациях реагирующих веществ, выделяется свободная энергия порядка 10 ккал/м оль

Физкультурная минутка.

Этапы энергетического обмена

• Подготовительный(в лизосомах)

• Анаэробный гликолиз, неполное окисление, бескислородный (в матриксе цитоплазмы)

• Аэробное дыхание, кислородное, полное окисление (в митохондрии)

1. Подготовительный этап происходит в лизосомах клетки. На этом этапе молекулы ди- и полисахаридов, жиров и белков распадаются на более мелкие молекулы – глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты; крупные молекулы нуклеиновых кислот – на нуклеотиды. При этом выделяется небольшое количество энергии, которое рассеивается в виде теплоты (Q).

2. Бескислородный гликолиз (анаэробное дыхание или брожение) происходит в матриксе цитоплазмы. Термин *брожение* обычно применяется к процессам, которые протекают в клетках микроорганизмов или растений.

Анаэробный гликолиз – процесс сложный, многоступенчатый. Он представляет собой каскад сложных (10), следующих друг за другом, ферментативных реакций.

Акцептором электронов служит НАД+

1-й этап гликолиза (в цитоплазме):

C6H12O6 + НАД+ = 2C3H4O3 + 2H+ +2ē 2НАД

Молекула глюкозы распадается на 2 молекулы пировиноградной кислоты. За счёт электронов и протонов водорода восстанавливаются две молекулы НАД+, превращаясь в 2НАД-Н. За счёт энергии электронов, перенесённых глюкозой на более низкий уровень НАД+, происходит образование АТФ из АДФ и H3PO4.

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ = 2C3H6O3 + 2АТФ + 2H2O + 2000кДж

Часть потенциальной энергии заключена в связях между C, H, O.

2-этап. Если O2 отсутствует, 2 молекулы пировиноградной кислоты восстанавливаются до молочной кислоты.

Суммарное уравнение (в митохондриях):

2C3H4O3 + 2НАД-H + 2H+ = 2C2H6O3 + 2НАД+

В результате гликолиза освобождается энергия порядка ... кДж на 1 моль глюкозы. 60% её рассеивается в виде тепла, а 40% сберегается в виде АТФ.

Анаэробный гликолиз присущ некоторым видам бактерий и грибков и лежит в основе приготовления кислого молока. Дрожжевые грибки в процессе синтеза АТФ расщепляют глюкозу до этилового спирта и оксида углерода (...). Происходит так называемое спиртовое брожение:

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ =2C2H5OH + 2CO2 + 2АТФ + 2H2O

Благодаря богатым энергией связям в молекулах АТФ клетка может накапливать энергию в очень небольшом пространстве. Отщепление концевого фосфата сопровождается выделением 40 кДж энергии.

3 этап энергетического обмена.

При доступе О2 к клетке, образовавшиеся во время анаэробного гликолиза вещества окисляются до конечных продуктов H2O и CO2.

Пировиноградная кислота переносится в митохондрии, где молекула НАД+ восстанавливается до НАДН.

Этапы кислотного гликолиза:

а) подготовительный

б) цикл Кребса (все ферменты цикла Кребса расположены в матриксе)

в) окислительное фосфорилирование (цепь переноса электронов)

Один атом углерода окисляется до CO2 (производство уксусной кислоты) C3H4O3 CO2, НАДН, C2H4O2

Дальнейшее окисление АК представляет собой каскад ферментных реакций, следующих одна за другой. Совокупность этих реакций и называется циклом Кребса.

АК вступая в цикл, соединяется с органической кислотой, которая служит своего рода переносчиком остатка уксусной кислоты. АК соединяясь с 8, образует соединение 1, в составе которого начинается окисление остатков уксусной кислоты. Перемещаясь по ферментному конвееру цикла Кребса, остаток уксусной кислоты постоянно окисляется. При этом образуется 2СО2 и 4НАД-Н в которых запасена энергия высокоэнергетических электронов АК.

Выводы:

• Синтез АТФ в процессе гликолиза не нуждается в мембранах. Он идёт в пробирке, если имеются все необходимые субстраты и ферменты.

• Для осуществления кислородного процесса необходимо наличие неповреждённых митохондриальных мембран Расщепление в клетке 1 молекулы глюкозы до СО₂ и H₂O обеспечивает синтез 38 молекул АТФ

Учитель :- Ребята давите сейчас все вместе пройдем тест по вопросам:

Ученики отвечают на вопросы.

:

Учитель:- А теперь ребята, с помощью компьютера пройдем тестирование и проверим как вы усвоили предложенный вам материл.

У каждого из вас на рабочем столе имеется ярлык

Откройте, напишите свою фамилию и выполните

тест. Компьютер оценит правильность выполнения теста.

Учащиеся выполняют тест за персональным компьютером.

После выполнения теста, результаты по локальной сети передаются на компьютер учителя.

Учитель: Подводит итоги урока вместе с учениками.

Объясняет домашнее задание. Благодарит всех гостей и учащихся за урок.