Урок физики в 8-м классе "Использование энергии движущейся воды и ветра"

Цели урока:

• углубление понятия энергия на примере её практического применения;
• показ различных методов научного познания – экспериментального и теоретического;
• дальнейшее формирование умения воспринимать, перерабатывать и предъявлять учебную информацию;
• расширение кругозора учащихся.

Подготовка к уроку:

• предложить учащимся подготовить сообщения по темам: “Из истории парусного флота”, “Водяные мельницы”, “Первая электростанция”, “Приливные электростанции”;
• предложить учащимся изготовить модель водяного колеса;
• создание презентации к уроку;
• распечатать таблицы.

Ход урока

Учитель. На двух предыдущих уроках мы начали изучать одно из основных понятий физики – энергия. Так что такое энергия?

Учащийся. Физическая величина, показывающая какую работу может совершить тело.

Учитель. Какие два вида механической энергии различают?

Учащийся. Различают кинетическую и потенциальную энергии.

Учитель. Чем обусловлена кинетическая энергия?

Учащийся. Кинетическая энергия тела обусловлена его движением.

Учитель. Чему равна кинетическая энергия тела?

Учащийся. Кинетическая энергия тела равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости.

Учитель. Чем обусловлена потенциальная энергия тела?

Учащийся. Потенциальная энергия обусловлена взаимодействием тел.

Учитель. Сейчас мы напишем физический диктант. Я буду называть физические тела, вы – укажите какой энергией обладает тело: если кинетической – пишем К, если потенциальной – П, если двумя видами энергии – К + П. Названные тела вы не только услышите, но и увидите на экране. (Слайды 1 – 4 презентации. Приложение 1)

1. Сосулька на крыше дома.
2. Плот, плывущий по реке.
3. Парашютист, совершающий прыжок.
4. Падающая с водопада вода.
5. Альпинист на вершине покоренной горы.
6. Проплывающая в небе туча.

А теперь проверяем диктант. На экране вы видите правильные ответы.

1 – П, 2 – К, 3 – К + П, 4 – К + П, 5 – П, 6 – К + П. (слайд 5 презентации. Приложение 1)

Поднимите руки, кто правильно ответил на последний вопрос. Большинство ответили правильно. Проплывающая в небе туча обладает и потенциальной и кинетической энергией. А что заставляет тучу двигаться?

Учащийся. Ветер.

Учитель. Из курса географии вам уже известно, что такое ветер.

Учащийся. Ветер – движение воздуха относительно земной поверхности.

Учитель. По каким признакам вы определяете, находясь в звукоизолированном помещении, что на улице есть ветер? (опираясь на свой жизненный опыт, учащиеся приводят примеры колеблющихся веток, развевающихся флагов, отклоняющегося дыма из трубы, пролетающих листьев). Так как ветер способен переносить предметы, то мы можем утверждать, что ветер совершает работу. А если тело может совершать работу, то оно обладает энергией. Каким видом энергии в большей степени обладает ветер? (Слайд 6 презентации. Приложение 1)

Учащийся. Ветер в большей степени обладает кинетической энергией?

Учитель. Вы сделали этот вывод, анализируя свои наблюдения. А теперь я хочу, чтобы вы к этому выводу пришли, рассуждая теоретически.

Учащийся. Формула кинетической энергии Е = mV²/2. Ветер – это движение воздуха, а воздух имеет массу; движение воздуха характеризуется скоростью; значит ветер обладает кинетической энергией.

Учитель. Ветер – это потоки воздуха над землёй, а на поверхности земли о каких потоках можно говорить?

Учащийся. О потоках воды.

Учитель. Где мы наблюдаем эти потоки?

Учащийся. Мы наблюдаем потоки воды в реках, морях и океанах. (Слайд 7 презентации. Приложение 1)

Учитель. Потоки воздуха обладают кинетической энергией, а потоки воды?

Учащийся. Так как вода имеет массу и движется с некоторой скоростью, то она обладает кинетической энергией.

Учитель. Может ли вода обладать потенциальной энергией?

Учащийся. Вода будет обладать потенциальной энергией, если поднята на некоторую высоту над землёй.

Учитель. Сегодня на уроке мы сделаем акцент на кинетической энергии движущейся воды и ветра (учащиеся записывают тему урока). Цель нашего урока – выяснить где и как используется энергия движущейся воды и ветра; какие есть преимущества и недостатки в использовании этой энергии. По ходу урока вы должны заполнить таблицы 1 и 2 (распечатки этих таблиц имеются у учащихся на столах). Информацию, которую вы занесёте в таблицы, вы будете получать из разных источников: моего рассказа, сообщений ваших товарищей, учебника, копилки “интересных фактов”.

Таблица 1

Таблица 2.

Человек всегда стремился облегчить свой труд, используя для работы различные виды энергии, от механической до атомной. На уроках истории вы знакомились с бытом и культурой древних цивилизаций. Применяя эти знания в интересующей нас плоскости, попробуйте ответить на вопрос: Каким образом человек впервые использовал энергию ветра?

Учащийся. Когда человек придумал и использовал для плавания парус.

Заслушиваем сообщение по истории паруса и парусного флота. Сообщение сопровождается демонстрацией слайдов. Ученик оставляет своё сообщение в копилке “интересных фактов”. (Слайды 11 – 15 презентации. Приложение 1)

Учитель. Закончилась ли история парусного флота в середине XIX века? Где в настоящее время используется парус? (учащиеся приводят примеры: парусные регаты, для отдыха, для учебных и научных целей. Учитель напоминает о барках “Седов”, “Крузенштерн”, “Мир” - слайды 16 – 20 презентации. Приложение 1).

В таблице 1 появляется первая запись. Какая?

Учащийся. Плавание под парусом.

Учитель. Для дальнейшей работы воспользуемся вашими литературными познаниями. Если вы вспомните знаменитого героя романа испанского писателя Сервантеса, то скажите, где ещё используется энергия ветра.

Учащийся. Имя литературного героя Дон Кихот, а использовалась энергия ветра для работы ветряных мельниц.

Учитель. В устройстве ветряных мельниц используется ветряной двигатель. (слайд 21 презентации Приложение 1). Информацию о том, где ещё используется ветряной двигатель, вы найдете в учебнике на странице 42. (учащиеся работают с учебником самостоятельно, продолжают заполнение таблицы, затем сверяют записи).

Человек уже тысячи лет использует не только энергию ветра, но и энергию движущейся воды. Как вы думаете, каким образом впервые человек использовал энергию движущейся воды?

Учащийся. Сплав по реке. (Слайд 23 презентации. Приложение 1).

Учитель. В нашей таблице появилась ещё одна запись. Я хочу обратить ваше внимание на “копилку интересных фактов”. К сегодняшнему уроку я нашла в ней такой факт: более 2-х тысяч лет назад римляне научились строить на реках водяные колеса. Конструкция водяного колеса со временем совершенствовалась, а вот принцип действия не изменился. Сейчас мы на модели посмотрим как действует водяное колесо. (Один из учащихся демонстрирует на самодельной модели действие водяного колеса).

Теперь вновь обратимся к учебнику (стр. 42). Каким образом ещё используется энергия движущейся воды? (после прочтения учебника учащиеся отвечают на вопрос – для производства электроэнергии).

В настоящее время основным в использовании энергии ветра и движущейся воды является получение электроэнергии. Энергия имеет ключевое значение в развитии экономики, науки и культуры. Энергетика – ведущая отрасль экономики всех стран. Для превращения энергии движущейся воды и ветра в электроэнергию существуют электростанции. (Учитель обращает внимание на расшифровку аббревиатур ГЭС, ВЭС, ПЭС, которая находится на боковой доске. Затем обсуждаются вопросы, касающиеся размещения электростанций и заслушиваются небольшие сообщения об электростанциях).

Какие ещё виды электростанций, кроме перечисленных, вы знаете?

Учащийся. Тепловые и атомные электростанции.

Учитель. Давайте с вами выясним, какими преимуществами перед тепловыми и атомными электростанциями обладают ГЭС, ПЭС и ВЭС.

Учащийся. Энергия воды и энергия ветра возобновляются. При работе этих электростанций не выделяется в окружающую среду вредных отходов.

Учитель. Таким образом мы с вами начали заполнять таблицу 2. Кроме неоспоримых плюсов в работе гидро-, приливных и ветровых электростанций есть свои минусы. Какие есть недостатки в работе ГЭС?

Учащийся. Искусственные моря нарушают природное равновесие, затрудняют миграцию рыбы, затопляют берега.

Учитель. Таблица заполнена не до конца, дома вы продолжите работу, привлекая дополнительную литературу. В работе ветроэлектростанций можно назвать как минимум пять недостатков.

После подведения итогов урока и домашнего задания учитель предлагает учащимся решить кроссворд “Литературный” и по ходу решения кроссворда подумать над вопросом: Какое отношение этот кроссворд имеет к теме урока. (Рисунок 1)

Кроссворд “Литературный”

В выделенных клетках: Китайский генерал Хань-Чинь около 300 лет до Рождества Христова, осаждая город-крепость Вейань-Конг, решил сделать под неё подкоп. Но для этого нужно было точно измерить расстояние до стены города, к которой нельзя было подойти (с неё посылали тучи стрел и метали камни). Пораздумав, генерал приказал изготовить небольшую рамку из бамбука, на которую наложить лист бумаги и прикрепить его; потом привязать к “аппарату” конец большого клубка верёвки и пустить по ветру, который дул в сторону крепости. Какой аппарат сконструировал генерал?

(Воздушный змей)

1. Как звали героиню сказки Андерсена, которая спаслась от нежеланного замужества, используя течение реки?

(Дюймовочка)

2. Какое средство передвижения использовали Том Сойер и Гекльбери Финн, чтобы попасть на остров и “зажить жизнью пиратов”?

(Плот)

3. Главный герой романа Даниэля Дефо провел долгие годы на необитаемом острове. Его имя впоследствии стало нарицательным. Назовите его.

(Робинзон)

4. “Ветер по морю гуляет
И кораблик подгоняет.
Он бежит себе в волнах
На раздутых парусах.
Мимо берега крутого
Мимо острова большого”.
Кто правит этим островом?

(Гвидон)

5. Роман Жюль Верна “Дети капитана Гранта” начинается так: “26 июня 1864 г при сильном северо-восточном ветре мчалась на всех парусах вдоль северного пролива великолепная яхта”. Как называлась эта яхта?

(“Дункан”)

6. К какому классу судов относилась “Святая Мария”, корабль, на котором ушел в плавание капитан Иван Татаринов? Роман Вениамина Каверина “Два капитана”.

(Шхуна)

7. Как называлась область Испании, откуда был родом уже упомянутый сегодня Дон Кихот?

(Ламанча)

8. Какого направления был ветер, который принес в дом № 17 по Вишнёвому переулку новую няню Мэри Поппинс?

(Восточный)