Мета: розкрити
сутність закону збереження енергії в механічних процесах; показати
взаємозв’язок потенціальної та кінетичної енергій; розвивати логічне мислення
учнів, творчий потенціал; виховувати повагу, культуру поведінки.
Тип уроку: урок
узагальнення та систематизації знань, урок – подорож..
Обладнання: прилади
для дослідів: струна гітари, металевий циліндр,
нитка,
штатив.
Хід уроку
1. Організація класу ( 3хв)
Сьогодні на уроці ми здійснимо подорож на повітряній кулі, відвідавши
цікаві місця. Для подорожі нам потрібно взяти з собою чарівну торбинку з
деякими знаннями, терпіння, допитливість і саме основне – цікавість. Маршрут
подорожі проляже через живописні місця, які нам будуть згадуватись. Оскільки
повітряна куля не зможе витримати великого навантаження, то частина екіпажу
залишається на Землі для координації нашого польоту і надання необхідної
допомоги. Основний екіпаж, у складі восьми чоловік відправляється у подорож.
Щасливого польоту і незабутніх вражень
2. Основна частина ( 20 хв).
Екіпаж розмістившись всередині кошика кулі, приготувався до польоту, але
тут виявилося, що здійснити підняття не так і просто. Подолати силу тяжіння і
підняти кулю було дуже важко. Спочатку думали , що досить попутного вітру, але
виявилося, що вітер не грав ніякої ролі. Прийшлося з’єднатися з експертами, які
порадили підігріти повітря в кулі, а ще краще наповнити її газом з меншою
густиною, ніж густина повітря. Виконавши запропоновані дії, повітряну кулю
вдалося підняти, вона піднялась і попливла по небесному океані. Експерти, які
залишились на Землі, бачили, як куля повільно піднімалась вгору, при цьому
висота підняття ставала дедалі вищою, проте швидкість зменшувалась.
Спостережливий учасник польоту зробив висновок, що потенціальна енергія кулі
зростає з підняттям вгору, інший учень зауважив, що кінетична енергія
зменшується і , досягнувши верхньої точки,
має мінімальне значення.
Мандрівники вирішили звірити свої годинники, у всіх були звичайні, але в
одного хлопчика був старий годинник, який він попросив у дідуся. Годинник був
схожий на цибулину і підвішений до ланцюжка. Хлопчик тримав його за ланцюжок і
він розгойдувався то в одну сторону, то в іншу під такт коливань кулі. Всім
стало цікаво спостерігати за коливаннями такого маятника. Діти вибрали за
нульовий рівень найнижче положення годинника (положення рівноваги) і , коли
годинник перебував на висоті h, то мав найбільшу потенціальну енергію. У
цьому положенні годинник не рухається, тому кінетична енергія рівна нулю. Коли
годинник починає рухатися, швидкість його руху поступово збільшується,
відповідно зростає кінетична енергія. Коли годинник проходить положення
рівноваги, висота рівна нулю, отже і потенціальна енергія рівна нулю, кінетична
енергія в цей момент максимальна, бо швидкість найбільша. За рахунок запасу
кінетичної енергії годинник ще деякий час рухається вгору, при цьому зростати
починає потенціальна енергія. Таким чином, один вид енергії переходить у інший,
і навпаки.
В цей момент другий учень
витягнув гітару і вдарив по струнах зігравши простий акорд. Струни задзвеніли і
полинула знайома мелодія. Дівчатка зібралися навколо в тісніше коло і вирішили
заспівати, але згадали, що під час подорожі треба запам’ятати всі цікаві явища,
то і під час гри помітили цікаве. Відтягнута струна гітари зазнавала деформації
і в цей момент мала найбільшу потенціальну енергію. Вона була деформована, але
не рухалась. Коли відпустили струну, вона починає рухатися і її кінетична
енергія зростає, при цьому деформація зменшувалась. Найбільше значення
кінетичної енергії буде в положенні рівноваги, найменше на крайніх точках.
Непосидючий товариш взяв у подорож
тенісну ракетку і м’ячик. Поки всі слухали музику він грався м’ячиком раз,
заразом підкидаючи його. Коли м’ячик
рухався вгору, його висота відносно поверхні Землі зростала, тому зростала і
потенціальна енергія. При піднятті вгору швидкість м’ячика зменшувалась, тому
зменшувалася і кінетична енергія. Всім членам екіпажу стало ясно, що за умови
відсутності сили опору повітря кінетична енергія м’ячика зменшується на
стільки, на скільки збільшується потенціальна енергія, і навпаки, тобто повна
механічна енергія не змінюється.
Висновок підвів старший групи. У системі тіл, які взаємодіють тільки одні з
одними і тільки силами пружності й силами тяжіння, повна механічна енергія не
змінюється, вона перетворюється з кінетичної на потенціальну і навпаки.
Якщо ж буде сила тертя, то відбуваються втрати механічної енергії, повна
механічна енергія з часом зменшується. Відбувається перетворення механічної
енергії на інші види енергії.
Куля з екіпажем підхвачена вітром попливла над знайомою місцевістю і всі
члени екіпажу на декілька секунд поринули в споглядання за природою рідного
краю. Керівник групи запропонував приземлитися і відвідати таємничий острів, де
можна відшукати скарби, подолавши незначні перепони, у вигляді задач.
3. Розв’язування задач (15 хв ).
1.
Пружинний пістолет заряджають і
стріляють угору. Які перетворення енергії відбуваються при цьому?
2.
Початкова потенціальна енергія тіла, яке
перебуває в стані спокою на певній висоті, дорівнює 400 Дж. Тіло відпускають.
Якою буде кінетична енергія тіла в момент, коли потенціальна енергія
становитиме 150 Дж? Опором повітря знехтувати. ( Відповідь: 250 Дж)
3.
Тіло кидають угору, надаючи йому
кінетичну енергію 300 Дж. На певній висоті його кінетична енергія зменшиться до
120 Дж. Якою буде потенціальна енергія тіла на цій висоті? Опором повітря
знехтувати.
( Відповідь: 180 Дж)
4.
Тіло, що перебувало в стані спокою,
падає з висоти 20 м. на якій висоті швидкість його руху дорівнюватиме 10 м/с?
Опором повітря знехтувати.( Відповідь: 15 м)
4. Підсумок уроку (7 хв)
Розв’язавши задачі, члени експедиції подолали перешкоди і їм відкритий шлях
до скарбів. Кожен взяв частинку певних знань, які зможе використати зараз і
через деякий час.
Яка якісь знань скарбнички, перевіримо, відповівши на запитання.
1.
Наведіть приклади перетворення
потенціальної енергії у кінетичну.
2.
Навести приклад, коли повна механічна
енергія не зберігається.
3.
Дати визначення закону збереження
енергії.
Домашнє
завдання: § 30, Вправа № 30 (2)
Експериментальне завдання: Підкиньте вгору
якесь невелике тіло. Виміряйте або оцініть на око висоту. Нехтуючи опором
повітря визначте початкову швидкість тіла.
Додатково
Самостійна робота. Варіант № 1/2
Початковий
рівень
1.
Легковий і вантажний автомобілі
рухаються з однаковими швидкостями. Який з них має більшу кінетичну енергію?
2.
Дві однакові автомашини рухаються з
різними швидкостями. У якої з них більша кінетична енергія?
Середній рівень
1.
Камінь кинуто вертикально вгору. Які
перетворення енергії відбуваються при цьому?
2.
Яка енергія повітря використовується в
гальмах залізничних вагонів? Відповідь поясніть.
Достатній рівень
1.
а) За якої умови два тіла різної маси,
підняті на різну висоту, матимуть однакову потенціальну енергію?
б) По горизонтальному столу
котиться кулька масою 400 г зі сталою
швидкістю 15 см/с. Чому дорівнює
її кінетична енергія? ( Відповідь: 4,5
мДж.)
2.
а) Автомобіль рухається рівномірно і
прямолінійно горизонтальною дорогою. На що витрачається енергія палива?
б) Сталева деталь об’ємом 4 дм3 перебуває на висоті 2 м.
визначте потенціальну енергію деталі. ( Відповідь: 624 Дж,)
Високий рівень
1.
а) Із дна водойми спливла бульбашка
газу. За рахунок чого збільшилася її потенціальна енергія?
б) Мідний і алюмінієвий бруски однакового об’єму підняли на однакову
висоту. Для якого бруска зміна потенціальної енергії є більшою? У скільки
разів? ( Відповідь: для мідного більша в 3,3 рази.)
2. а) Коли автомобіль витрачає
більше пального: рухаючись
рівномірно чи з зупинками?
б) Упавши у воду з висоти 5 м,
березове поліно масою 8 кг
занурилося на 80 см. якою була середня сила
опору води? Опором
повітря знехтувати. ( Відповідь: 500Н.)
Немає коментарів:
Дописати коментар