Урок 4. Енергія. Потенціальна енергія тіла.

Мета: з’ясувати фізичний зміст поняття енергії, сформувати поняття потенціальної енергії, розвивати логічне мислення під час осмислення фізичного змісту досліджуваних явищ, виховувати уміння доброзичливо спілкуватися під час проведення дискусії.

Тип уроку: урок – дискусія, урок засвоєння нового матеріалу.

Обладнання: прилади для дослідів, карточки.

Хід уроку

1.     Організація класу (5 хв)

Сьогодні дуже гарний день, та і всі ви прийшли на урок повні сили, повні енергії, готові пізнавати новий матеріал і добре його засвоїти. Ваше головне завдання на сьогоднішній день – вчитися, ви виконуєте свою роботу – навчаєтеся. А скажіть будь-ласка, які засоби вам потрібні, щоб покращити засвоєння нового матеріалу.

1.     Наявність обладнання , підручників, зошитів.

2.     У  вас повинне бути бажання вчитися.

3.     Фізичні сили, міцне здоров’я.

Таких факторів можна назвати значно більше, але я зупинюся на фізичній силі. Ви прекрасно розумієте, якщо ваш організм здоровий, якщо ви приходите на урок не виснажені, не втомлені, а бадьорі, зосереджені, наповнені енергією, то вам легко і вчитися. Якщо ви помітили, то я вже вкотре вживала таке слово, як енергія. Сьогодні на уроці ми повинні дати визначення, що таке енергія, але з точки зору фізики. Хоча це слово ми вживаємо дуже часто, але пояснити його не так і просто. Тому сьогодні ми проведемо дискусію, для того, щоб кожен зміг висловити свою точку зору по цьому питанню. Ви всі можете висловлюватися, але дотримуючись певних правил ведення дискусії.

1.     Сперечатися по суті.

2.     Не допускати образливих реплік, не нав’язувати свою точку зору.

3.     Чітко формулювати свої думки.

4.     Намагатися встановити істину.

5.     Уміти визнавати свою неправоту.

2.     Вивчення нового матеріалу ( 25хв).

Питання для дискусії:

1.     Що таке енергія?

2.     Для чого тілу потрібна енергія?

3.     Що треба для поповнення енергії?

4.     Які тіла здатні виконати роботу?

Кожен учень висловлює свою точку зору, що таке енергія. З виступів можна зрозуміти, що енергія – це здатність тіла виконувати роботу.

Учні знову називають приклади тіл, здатних виконати роботу. Натягнута стріла лука, бурулька, звисаюча з даху, стиснута пружина, машина, яка їде по дорозі і т.д..

Робота пов’язана з переміщенням, тому вона може відбуватися тільки за умови, що тіла рухаються. Якщо робота виконується під час руху тіл, які взаємодіють, змінюється їхнє взаємне розташування. Крім того, при виконанні роботи може змінюватися швидкість тіла.

Висновок: тіло виконує роботу тільки в разі зміни свого механічного стану: змінюється або взаємне розташування тіл або їхні швидкості, або те й друге.

Приклади: зігнута жердина може під час розправлення надати швидкості метальному снаряду, деформація при цьому зменшиться; кинутий м’яч  збиває кеглі, зменшуючи свою швидкість; стиснута пружина надасть швидкості кульці, яка покладена на неї.

Якщо на нитці до штатива підвісити тягарець, коли він виконає роботу?  Виконає роботу, коли перепалимо нитку, на якій він висить і тягар падаючи виконає роботу, наприклад утвориться ямка у піску.

Якщо тіла або система тіл можуть виконати роботу, то кажуть, що вони мають енергію.

Здатність тіла виконувати роботу внаслідок зміни свого стану характеризують фізичною величиною, що називається енергією.

Енергія позначається символом W. Одиницею енергії в СІ є джоуль (Дж). Чим більшу роботу виконує тіло, тим більшу енергію воно має. Під час виконання роботи енергія тіла змінюється. Тому, механічна робота є мірою зміни енергії тіла.

Питання для дискусії:

1.     Які тіла мають енергію?

2.     Підняте тіло над поверхнею Землі зазнає взаємодію?

Частина механічної енергії, що визначається взаємним розташуванням тіл, які взаємодіють, називається потенціальною енергією. Тобто, потенціальна енергія – це енергія взаємодії.

Приклади:

1)    сила тяжіння виконує роботу під час руху вантажу вниз, - отже, система „піднятий вантаж і Земля” має потенціальну енергію;

2)    сила пружності виконує роботу, коли деформована пружина повертається у вихідний стан, - отже, деформована пружина має потенціальну енергію.

Під час підняття вантажу масою m на висоту h виконується робота mgh, тому потенціальна енергія системи „вантаж і Земля” збільшується на mgh. Якщо взяти за нульовий рівень потенціальної енергії стан системи, коли вантаж розташований на поверхні землі, тоді  E_п= mgh. (W= mgh)

Мірою зміни енергії є робота, тому енергія вимірюється в тих самих одиницях, що і робота (Дж).

У пружно деформованому тілі частини цього тіла взаємодіють силами пружності.

Наприклад, чим більшою є сила пружності, що виникає під час натягування тятиви лука, тим більшу потенціальну енергію має лук і тим більшу роботу виконає – надасть стрілі більшої швидкості.

Потенціальна енергія деформованої пружини використовується для виконання роботи в більшості механічних годинників, автоматизованих клапанах, для автоматичного закриття дверей.

Зробимо висновки до яких ми прийшли під час дискусії.

1.     Якщо тіло може виконати роботу, то воно має енергію.

2.     Механічна робота є мірою зміни енергії тіла.

3.     Енергію, зумовлену взаємодією тіл або частин одного тіла називають потенціальною енергією.

4.     Потенціальну енергію мають пружно деформоване тіло і тіло, підняте над Землею.

5.     Потенціальна енергія тіла залежить від висоти, на якій воно перебуває, тому треба вибирати нульовий рівень ( рівень, відносно якого буде вимірюватись висота).

3.     Закріплення нового матеріалу ( 15 хв)

                   Фінальна естафета „ В спорі народжується істина”

Задача: Обчисліть потенціальну енергію портфеля, що лежить на парті, відносно підлоги. Маса портфеля 3 кг, висота парти 80 см.

( Відповідь: 24 Дж)

Задача: Людина витягла з колодязя завглибшки 12 м відро води масою 10 кг і поставила на лаву. Порівняйте потенціальну енергію відра до і після підняття. Збільшилась вона чи зменшилась? На скільки?

Задача: Яким молотком – легким чи важким – можна забити цвях за меншу кількість ударів? Чому? (Відповідь: важким)

Задача: На столі лежить мармуровий і свинцевий бруски однакового об’єму. Яке з цих тіл має більшу потенціальну енергію відносно підлоги?

( Відповідь: свинцевий брусок)

Задача: На скільки збільшилась потенціальна енергія хлопчика масою 48 кг, який піднявся сходами свого будинку на висоту 10 м?

( Відповідь: 4800 Дж)

Домашнє завдання: §28, Вправа №28 1,2.