Применение закона сохранения энергии

Автор публикации:

Дата публикации:

Краткое описание: ...

Методическая разработка урока

Обобщающий урок-повторение по физике

«ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ»

Пояснительная записка к уроку

Одной из актуальных проблем образования в настоящее время является развитие познавательных способностей личности. Решение данной проблемы требует применения новых технологий. Одной, из которых может являться технология проблемно-поисковых методов обучения.

Проблемное обучение следует вести по следующим направлениям:

  1. Проблемные вопросы;

  2. Проблемные задачи;

  3. Проблемный эксперимент.

Проблемное обучение начинается с организации проблемной ситуации. При использовании проблемных ситуаций учителю необходимо все время давать возможность ученикам высказывать свои гипотезы по поводу решаемых задач или поставленных опытов. Применение такой технологии позволяет вовлечь учащихся в продуктивную познавательную деятельность при решении физических задач.

Дидактическая цель урока: осмысление практической значимости, пользы приобретенных знаний и умений по теме «Закон сохранения энергии в механике».


Задачи урока:

образовательные: сформировать умение применять полученные знания по теме в новых ситуациях;

развивающие: создать условия для развития исследовательских и творческих навыков, умений сопоставлять различные точки зрения, выделять главное, делать выводы;

воспитательные: воспитание настойчивости и целеустремленности в овладении знаниями; создать условия для повышения интереса к углублению и расширению знаний.


Тип урока: комплексное применение знаний.

Форма организации: фронтальная, парная, групповая, индивидуальная.

Место урока в учебной программе: урок проводится после изучения темы «Законы сохранения энергии в механике».

Аудитория: учащиеся 9 класса, изучение физики проводится на базовом уровне.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска.

Программное обеспечение: презентация по теме, выполненная на основе программы MS PowerPoint.

Приборы для эксперимента: штатив, линейка, теннисный мячик.

Демонстрационный эксперимент: «Связанные маятники».

ЭТАПЫ УРОКА

1. Организационный момент.

2. Мотивация и целеполагание.

3. Актуализация знаний.

5. Применение знаний и умений: решение качественных, количественных и экспериментальных задач, мысленный эксперимент, компьютерное моделирование.

6. Подведение итогов урока и рефлексия.

7. Информация о домашнем задании.


1-2. Мотивация

Учитель. Посмотрите внимательно на этот фрагмент.

Вопрос: Почему нужно прыгать на согнутые ноги, а не на прямые, и как бы «пружинить» в момент приземления? Какие физические законы нужно применить для объяснения этой ситуации?

Подсказка: На слайде приведено высказывание немецкого ученого Германа Гельмгольца: «Энергия не исчезает и не создаётся вновь, но энергия одного вида переходит в эквивалентное количество энергии другого вида». О каком законе идет речь?

Предлагает сформулировать тему и цель урока

Тема урока: «Применение закона сохранения энергии в механических процессах».

Цель урока: Научиться применять закон сохранения энергии при решении физических задач.

3. Актуализация знаний

Вопросы

Ответы

1.Определение закона сохранения и превращения энергии

В замкнутой системе, в которой действуют консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется.

2.Математическая запись закона

Еп + Ек = const или (Е= const).

При решении задач: Е2-Е1=0

Е1 и Е2 полная механическая энергия в начальной и конечной точках.

Полная механическая энергия: Е = Еп +Ек

3.Если в системе действуют не консервативные силы (силы трения).

Механическая энергия убывает, ее изменение равно работе сил трении:

Е2 – Е1 = Атр

В результате действия трения поверхности тел нагреваются. Механическая энергия превращается в теплоту: Q = - А тр



Этап 5

  1. Решение проблемной задачи 1. В каком направлении надо бросить мяч с высоты h, с начальной скоростью V0 , чтобы он упал на Землю с максимальной скоростью?

А) вертикально вверх Б) вертикально вниз В) горизонтально

Учитель предлагает учащимся, не решая задачу попробовать предположить вариант правильного ответа.

во всех трёх случаях результат должен быть одинаковым. Модуль скорости в момент падения не зависит от направления начальной скорости.


  1. Из пружинного пистолета выстреливают «снарядом» массой m. Жёсткость пружины k, а сжатие х.

Одинаковую ли скорость приобретёт снаряд при выстреле горизонтально и вертикально вверх?

  1. Во сколько раз изменится скорость «снаряда» пружинного пистолета при выстреле в горизонтальном направлении, если

А увеличить сжатие пружины в 2 раза

Б. Заменить пружину другой, жёсткость которой в 2 раза больше

В.Увеличить массу «снаряда» в 2 раза

  1. У кого из грузовиков, гружёного или порожнего, больше тормозной путь при одной и той же скорости движения? Коэффициент трения одинаков, сопротивление воздуха не учитывать.

  2. Как зависит длина тормозного пути от:

А. коэффициента трения

Б. Начальной скорости автомобиля

  1. С ледяной горки скатываются два мальчика разной массы на одинаковых санках. Одинаковый ли путь пройдёт каждый из них по горизонтальному участку дороги до остановки?

  2. Почему нужно прыгать на согнутые ноги, а не на прямые, и как бы «пружинить» в момент приземления? Какие физические законы нужно применить для объяснения этой ситуации?















4.Выполнение тестового задания.

Т1.Запись закона сохранения механической энергии

Какое из приведенных ниже выражений может соответствовать закону сохранения механической энергии?

А) F∆t=mv2-mv1

Б) A=mgh2-mgh1

В) mgh=mv2/2 [pic]

Г) A=mv22/2 - mv12/2 [pic]

Т2.Запас энергии тележки, движущейся по холмам

Какую из вершин тележка сможет преодолеть после спуска с «горки», если потерями энергии можно пренебречь? Начальная скорость тележки равна нулю.

А) Только I Б) I и II В) I и III

Т3. Изменение полной механической энергии груза совершающего колебания на пружине

Максимальное значение кинетической энергии свободно колеблющегося на пружине груза равно 5 Дж, максимальное значение его потенциальной энергии 5 Дж. Как изменяется полная механическая энергия груза?

А) Не изменяется и равна 5 Дж.

В) Не изменяется и равна 10 Дж.

Б) Не изменяется и равна 0.

Г) Изменяется от 0 до 10 Дж.


Т4. График зависимости полной механической энергии от времени

Тело, брошенное под углом к горизонту, движется по параболе (1). Какой из графиков (2,3,4) соответствует графику зависимости полной механической энергии, от времени движения тела?



«Вихрь задач»

  1. Шарик массой 100 г свободно падает с высоты 2 м на стальную плиту и подпрыгивает до высоты 1 м. Определите энергию, потерянную в виде тепла при ударе. Сопротивлением воздуха пренебречь.


  1. По наклонной доске, образующей угол 30 градусов с горизонтом, начинает скользить тело массой 2 кг. Сколько теплоты выделилось за счёт трения на отрезке пути 1,8 м, если в конце этого отрезка скорость тела равна 3 м/с?


  1. С горы высотой 2 м и длиной 5 м съезжают санки, которые останавливаются, пройдя горизонтально некоторый путь от основания горы. Чему равен этот путь, если коэффициент трения на всём пути 0,05?


  1. С какой скоростью вылетает из пружинного пистолета шарик массой 200 г, если пружина сжата на х0 = 8 см (выстрел произведён в горизонтальном направлении). Известно, что для сжатия этой пружины на х=10 см требуется сила F=5Н.



  1. Экспериментальные задачи

Какая часть энергии теряется при ударе свободно падающего упругого теннисного мячика, при одном соударении с поверхностью стола. Оборудование: штатив с лапкой, линейка, теннисный мячик.

Учащиеся работают в группах. Решают задачу, применяя закон сохранения энергии, получают физическую формулу, проводят эксперимент, делают необходимые измерения и представляют результат в числовом виде. По результатам опыта потери энергии составили около 25%. Делая вывод, учащиеся отвечают на вопросы: Можно ли сказать, что эта часть энергии исчезла? Значит ли это, что закон сохранения энергии нарушается?

(Ответ: полная механическая энергия уменьшается и её 25% переходит в теплоту, но всеобщий закон сохранения механической энергии выполняется всегда).


  1. Определить, какое количество теплоты выделится при движении бруска по наклонной плоскости.

Оборудование: штатив, наклонная плоскость, брусок, секундомер, линейка.

  1. Определить внутренний диаметр иглы шприца.

Оборудование: шприц, игла от шприца, секундомер, линейка, вода салфетка.

Примечание:

Воду из шпица при необходимости можно лить на стол и на пол.

Не рекомендуется набирать в шприц воду более 4 мл за раз.

  1. Определить коэффициент трения между спичечным коробком и ученической линейкой. Считать коэффициент трения одинаковым на всём пути.

Оборудование: линейка, спичечный коробок

6 этап урока. Учитель: Какие выводы по уроку вы бы сделали? Что на ваш взгляд было важным, главным и полезным на уроке?

Выводы учащихся могут быть такими:

  • Важно знать, что тормозной путь пропорционален квадрату начальной скорости, чем больше скорость, тем больше тормозной путь. Вот почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом.

  • Знание закона сохранения может пригодиться в повседневной жизни, (может уберечь от травматизма).

  • Использование закона сохранения энергии намного упрощает решение задач.

  • Все задачи, решенные во время урока, убеждают в том, что закон сохранении энергии выполняется в любом случае.

7 этап урока. Информация о домашнем задании

Задача-исследование.

Два упругих мячика разной массы при падении на стол отскакивают на высоту, чуть меньшую начальной высоты и вы знаете теперь почему (экспериментальная задача). Это очевидно. А если положить легкий мячик на тяжелый и отпустить их вместе. Как выдумаете, на какую высоту поднимется легкий мячик после удара о стол? Попробуйте угадать результат.

Учащиеся видят, что после отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».

Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во сколько раз высота подъёма легкого мячика больше первоначальной? Исследуйте явление.
Читать полностью »