Урок физики по теме "Применение закона сохранения механической энергии"

Разделы: Физика

Структура и план урока

Мобилизирующий этап Краткое вступительное слово учителя
Организационный этап Назначение учащихся для индивидуальной и групповой работы.
Разминка Фронтальная работа с остальными учениками (1 группа).
Историческая справка Сообщения учащихся, подготовленных дома.
Отчет учеников 2 группы Ученики представляют решение задачи и алгоритм её решения.
Релаксационная пауза Физкультминутка под музыку.
Ответы учащихся Ученики представляют результаты индивидуального задания.
Отчет учеников 3 группы Ученики объясняют решение задачи, выполняют демонстрацию опыта.
Подведение итогов. Выполнение тестового задания.

Цели:

  • Продолжить формирование понятия энергия, формирование умений применять закон сохранения механической энергии (ЗСМЭ) при решении задач, выявить степень усвоения учащимися ЗСМЭ.
  • Способствовать развитию самостоятельности учеников; умений анализировать факты, делать выводы.
  • Ознакомить учащихся с историческим материалом.

Ход урока

Актуализация опорных знаний

Отчет 1-й группы.

Учитель: Изучив ЗСМЭ, мы вправе обратиться к природе со словами: “Госпожа Природа! Некоторые хитрости мы открыли вместе с учениками. Вас нельзя перехитрить и обмануть, но Вас можно познать и понять, чтобы жить с Вами в мире и согласии”. И так:

  1. Как читается ЗСМЭ?
  2. Что происходит с полной механической энергией, если в системе действуют силы трения?
  3. Какие превращения энергии могут происходить в изолированной системе?
  4. В чем заключается идея вечного двигателя?
  5. Давайте посмотрим несостоятельность некоторых проектов:

А) сообщение “ Чудо не есть чудо” (задача-парадокс) (Приложение 1)
Б) сообщение “ Вечный двигатель” (Приложение 2)

  1. Есть ли польза от “PERPETUUM MOBILE”?

Вывод: Закон сохранения энергии запрещает существование вечного двигателя.

Отчет 2-й группы.

Задание: решить и составить алгоритм решения задачи.

Условие задачи: хоккейная шайба массой 160 г, летящая со скоростью 20 м/с, влетает в ворота и ударяется в сетку, которая прогнулась на 6,4 см. Какова максимальная сила, с которой шайба подействовала на сетку? (Считать, что сила упругости сетки изменяется в зависимости от её прогиба по закону Гука).

ДАНО:

0 = 20 м/с
m = 160 г
х = 6,4 см
_________
F – ?

 2) СИ

= 0,16 кг
= 0,064 м

 3) ВЫПОЛНЕНИЕ РИСУНКА.

I Состояние: 0;Ek

II состояние: F, Ep

4) ЗСМЭ: Ek=Ep

k=

5) F =kx; F =

6) Вычисления самостоятельно.

Алгоритм (представлен на листочках)

ДАНО СИ РИСУНОК
Ek, Ep		 ЗСМЭ Дополнит. уравнение Решение уравнения

Приложение 3

Релаксационная пауза

(Звенит будильник.)
Звучит песня в исполнении В. Леонтьева “Гиподинамия”, ученики выполняют физические упражнения.

Учитель: Как мы пополняем энергию, которую потратили на выполнение физических упражнений?

Отчет по индивидуальному заданию

Задание: Сколько надо съесть каши “Геркулес”, чтобы восстановить энергию, затраченную при подъеме на 9 этаж?

100 г – 320 ккал; 1ккал – 4190 Дж
(информация с упаковки каши
Работа, совершенная при подъеме на 9 этаж:

А = mgh
А = 70 • 9,8 • 20 Дж
А = 13720 Дж
Ответ: Потребуется съесть 1 грамм каши.

Отчет 3-й группы.

Задание: Пренебрегая силой трения, найдите минимальную высоту, с которой должен начать движение велосипедист, чтобы выполнить цирковой номер “мертвая петля” радиусом R (предлагаются подсказки по мере необходимости)

Подсказки:

  1. учтите, что в верхней точке “мертвой петли” механическая энергия велосипедиста складывается из кинетической и потенциальной.
  2. для нахождения минимальной скорости велосипедиста напишите уравнение его движения в верхней точке “мертвой петли”
  3. учтите, что в верхней точке по условию задачи (поскольку речь идет о минимальной высоте) сила реакции опоры равна нулю. 
ДАНО:

R
_____
H – ?

 РЕШЕНИЕ:

 ЗСМЭ: mgh=+mg2R (1)

II закон Ньютона:

+=

OY: N+mg=

N=0; mg=; mgR= (2)

Подставим (2) в (1):

mgh = mg2R+;

h=R

Демонстрация: движение шарика по “мертвой петле” (прибор изготовлен учениками)

Подведение итогов

Закон сохранения энергии выполняет в природе роль своеобразного “главного бухгалтера” Вселенной. Он в каждом явлении строго учитывает приход энергии и следит за тем, чтобы расход точно соответствовал приходу. Если баланс не сходится, то он сразу подает тревожный сигнал. Такой сигнал физики принимают как признаки того, что обнаружилось какое-то новое, не известное ранее явление.

Так было, например, с открытием ряда новых элементарных частиц в ядерной физике.

Закон сохранения энергии часто позволяет найти новые, простые пути решения многих механических задач.

Тест “Верю – не верю”

(Ответы на вопросы: “да”, “нет” или “+”, “–”)

1 вариант 2 вариант
Потенциальная энергия мяча в конце падения максимальна.

Чем больше скорость тела, тем больше его кинетическая энергия.

При подъеме стрелы кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная энергия уменьшается.

Перед выстрелом потенциальная энергия пружины в детском пистолете максимальна.

Полная механическая энергия замкнутой системы не изменяется.

 Потенциальная энергия пружины тем больше, чем меньше ее деформация.

Чем выше тело поднято над Землей, тем больше его потенциальная энергия.

Мяч бросили вверх. В верхней точке у него будет максимальная кинетическая энергия.

У падающего камня кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная энергия уменьшается.

Если в системе действует сила трения, то полная энергия уменьшается.

Рефлексия

Проанализируйте движение своих мыслей, чувств, ощущений, которые у вас возникли в течение урока. (Словами или рисунком.)

Литература:

  1. Перельман Д.И. “Занимательная физика”
  2. Ланина И.Я. “Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики”
  3. Дерябин В.М. “Законы сохранения в механике”.