Мета: з’ясувати взаємний зв’язок потенціальної та кінетичної енергії; встановити закономірності цього зв’язку; показати учням універсальність закону збереження і перетворення механічної енергії; розвивати систематичність і послідовність мислення; виховувати розуміння важливості фізичних знань.
Тип уроку: комбінований.
Унаочнення: коливання пружинного маятника; маятник Максвелла; рух кульки на петлі.
Обладнання: пружиний маятник, маятник Максвелла, “мертва петля”.
Очікувані результати
Після
– будуть знати взаємний зв’язок потенціальної та кінетичної енергії, закон збереження і перетворення механічної енергії;
– навчаться використовувати закон збереження і перетворення механічної енергії.
ХІД УРОКУ
I. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ
Фізичний диктант
1. Означення механічної роботи.
2. Одиниця потужності.
3. … Вт = 1,5 кВт
4. Як визначити потужність, знаючи роботу і час?
5. Означення кінетичної енергії.
6. У якому випадку тіло має кінетичну енергію?
7. Від чого залежить кінетична енергія тіла?
8. Одиниця вимірювання потенціальної
9. У якому випадку тіло має потенціальну енергію?
10. Формула для визначення кінетичної енергії.
II. ВИКЛАДАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Перетворення потенціальної енергії в кінетичну
Серед численних законів, які описують явища природи, чільне місце посідає закон збереження й перетворення енергії. Він стосується не тільки механічних, а й усіх інших явищ природи. Його вивчення має не тільки пізнавальне значення, а й формує природничо-науковий світогляд учнів.
Кінетична і потенціальна енергії взаємопов’язані і можуть взаємно перетворюватися. Для встановлення цього факту можна використати повсякденний досвід учнів та фізичний експеримент. Учні можуть навести приклади, які свідчать про те, що змінити стан тіла можна лише під час взаємодії його з іншими тілами. А така взаємодія свідчить про наявність потенціальної енергії в цього тіла.
Яблуко, звільнене від зв’язків, буде падати внаслідок дії Землі, тому що воно має потенціальну енергію. Стиснута пружина починає рухати кульку тому, що вона деформована. Розгляд подібних прикладів дозволить встановити, що потенціальна енергія тіла може перетворюватися в кінетичну. Сказане можна підтвердити демонструванням руху візка внаслідок опускання важка на нитці (кінець нитки намотаний на одну з осей візка). Після цього потрібно встановити факт перетворення кінетичної енергії в потенціальну. Яскравим і доступним для розуміння явищем може бути підстрибування м’яча або сталевої кульки над горизонтальною поверхнею. Розглядаючи це явище, потрібно звернути увагу учнів на те, що під час підняття м’яча вгору його потенціальна енергія збільшується.
Для остаточного висновку потрібно розглянути рух маятника Максвелла, на якому встановити почергове і поступове перетворення кінетичної і потенціальної енергій.
Встановлюється ступінь перетворення кінетичної і потенціальної енергій. Аналітичним шляхом встановити таку закономірність неможливо, оскільки учні не можуть обчислити значення кінетичної енергії. Обрано графічний метод, суть якого зрозумілий з рисунку. Для уроку цей графік доцільно подати у двох варіантах: для кінетичної енергії і потенціальної енергії окремо. Подані на рисунку графіки побудовані для тіла масою 0,1 кг під час його переміщення на висоту 4 м. Для потенціальної енергії підставою такого графіка є формула Ep = gmh, для кінетичної – результати візуального дослідження тіла, що падає.
2. Сума потенціальної та кінетичної енергій тіла, яке рухається під дією сили тяжіння
Перед учнями ставлять завдання визначити з графіків значення кінетичної і потенціальної енергій на висоті 2 м над поверхнею землі. Це, відповідно, буде Ek = 2 Дж, Ep = 2 Дж. Для висоти 3 м – відповідно Ek = 1 Дж, Ep = 3 Дж. На висоті 4 м – Ek = 0, Ep = 4 Дж. Порівнюючи ці дані, учні роблять висновок, що сума кінетичної й потенціальної енергій завжди дорівнює 4 Дж. Тобто, незважаючи на зміни кінетичної і потенціальної енергій, їх сума залишається сталою.
3. Закон збереження і перетворення енергії
Після такого висновку формулюють закон збереження механічної енергії. Під час формулювання потрібно підкреслити, що цей закон справедливий у замкнутій системі і тоді, коли тіла взаємодіють силами тяжіння або пружності. Одночасно зазначають, що мірою зміни кожного виду механічної енергії є робота. Тобто зміна енергії відбувається внаслідок виконання роботи.
Сума потенціальної та кінетичної енергії замкненої системи є величиною сталою.
E = Ek + Ер = const.
ІІІ. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Відповісти на запитання
1. Які можливі перетворення механічної енергії?
2. Що є мірою перетворення енергії?
3. За яких умов справджується закон збереження і перетворення енергії?
4. Сформулювати закон збереження і перетворення енергії.
ІV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
– Опрацювати відповідний параграф підручника, виконати задачі та вправи до параграфа.
– Підготувати повідомлення за темами: “Енергія рухомої води на службі людини”, “Вітрові електростанції” тощо.
(2 votes, average: 4,00 out of 5)