Розробка уроку на тему: "Закон збереження та перетворення енергії" для учнів 7 класу за новою програмою

Тема: Закон збереження та перетворення механічної енергії.

Мета: пригадати  поняття «механічна енергія»; розкрити суть закону збереження енергії в механічних процесах;  навчитися обчислювати  повну механічну енергію . Удосконалити вміння розв’язувати задачі

 Обладнання та матеріали: підручник, лінійка, олівець, кульки, пружина, нитяний маятник.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

Структура уроку: І.  Організаційний етап

                                 ІІ. Актуалізація опорних знань

                                 ІІІ. Перевірка домашнього завдання

1. Що таке механічна енергія.
2. Потенціальна та кінетична енергії.
3. Енергія з точки зору фізики.
4. Як  енергія пов’язана з роботою?
5. Яка енергія називається потенціальною?
6. Назвіть формули для обчислення потенціальної енергії.
7. Яка енергія називається кінетичною?
8. Запишіть формули для обчислення кінетичної енергії.
9. Чому рухоме тіло може виконувати роботу?
10.  Як залежить кінетична енергія від швидкості тіла? Від його маси?
11. У чому проявляється відносний характер потенціальної енергі
12. Значення енергії рухомої води в господарстві?

                                 ІV. Вивчення нового матеріалу.

1. Повна механічна енергія.
2. Закон збереження енергії в механічних процесах.
3. Взаємне перетворення потенційної та кінетичної енергії в механічних процесах

4.  Що є мірою перетворення енергії?

5.  Формули для обчислення повної механічної енергії.

6.  Розв’язування  задач.

 1. Енергія  нікуди не зникає і нізвідки не виникає, вона лише перетворюється з одного виду на інший.  Механічна енергія (повна механічна енергія) – це сума двох енергій – потенціальної та кінетичної.

Е_повна = E_k + E_p

2. Закон збереження енергії в механічних процесах.

Явища природи звичайно супроводжуються перетворенням одного виду енергії в інший. Перетворення кінетичної енергії в інші види потенціальної енергії і знову в кінетичну можна спостерігати у випадку виконання стрибка спортсмена з жердиною. Спочатку спортсмен набуває деякої величини кінетичної енергії. Взаємодіючи з жердиною, спортсмен поступово перетворює цей запас енергії в енергію пружно деформованої жердини і потенціальну енергію спортсмена відносно Землі. При переході через планку потенціальна енергія спортсмена знову перетворюється на кінетичну.

3. Розглянемо перетворення потенціальної  енергії в кінетичну, і навпаки:

а)  Прикладом перетворення потенціальної енергії на кінетичну може бути механічний годинник, у якому потенціальна енергія пружини переходить в кінетичну енергію деталей, які вона змушує рухатись.

б)  На атомних станціях на електричну перетворюється атомна енергія. Сонячні батареї перетворюють сонячну енергію на електричну.

в)  Як відбувається перетворення енергії в ході гальмування машини. Під час руху машина наділена кінетичною механічною енергією. Коли машина гальмує, колеса вже не обертаються, але машина ще продовжує рухатися якийсь час до повної зупинки, залишаючи на асфальті смуги від шин. Кінетична енергія руху частково перетворюється на внутрішню теплову енергію (шини нагріваються при гальмуванні) та на потенціальну енергію, бо машина може продовжувати рух. Про виконання роботи свідчить переміщення машини.

4. Мірою перетворення одного виду енергії на інший є робота. Один вид енергії може переходити в інший, але сама енергія ніколи не зникає

Енергія необхідна для роботи будь-якої машини. Потреба машин в енергії  задовольняється переважно за рахунок згоряння пального — бензину, газу. За кількістю використання теплової енергії горіння пального в машинах перше місце посідає автомобільний транспорт. Двигуни внутрішнього згоряння перетворюють теплову енергію на механічну. При згорянні пального всередині двигуна нагрівається повітря. Як відомо, повітря при нагріванні розширюється і приводить деталі двигуна в дію. Отже, у машинах речовини, що згоряють, виділяють теплову енергію, яку двигуни перетворюють на механічну енергію, що забезпечує рух.

4. Формули для обчислення повної механічної енергії.

Е = Е_к + Е_п = const

Е =  +mgh

E_k0 + E_п0 = E_k + E_п.

де Е — повна механічна енергія, [Дж];

Е_к — кінетична енергія, [Дж];

Е_п — потенціальна енергія, [Дж].

ІV. Розвязування задач. Опитування учнів за темою:

- За якої умови тіло має енергію?

- Який вид енергії мають: а) тіло, підняте на деяку висоту; б) деформоване тіло; в) рухоме тіло?

-  Яку роботу треба виконати, щоб: а) тіло маси «m» підняти на висоту «h», б) пружині жорсткості «k» надати видовження «х», в) тілу маси «m» надати швидкість «v»?

-  Які види механічної енергії має літак, що летить?

-  Як обчислюють повну механічну енергію?

-  На однаковій висоті знаходяться залізне та алюмінієве тіло однакового об'єму. Яке з них має більшу потенціальну енергію?

-  Який вид енергії мають: а) вітер, б) піднята греблею вода, в) вода, що падає на лопаті турбіни ГЕС?

-  Як можуть два тіла різної маси мати однакову кінетичну енергію?

-  Чому важко бігати по піску?

-  Швидкість тіла зросла у п'ять разів. У скільки разів збільшилася його кінетична енергія?

Розв’язування задач. Вправа 33  (ст.. 218, В.Г. Бар’яхтар, С.О. Довгий)

1. Шайба скочується з льодової гірки на асфальт і зупиняється. Чи зберігається в цьому випадку повна механічна енергія?( Не зберігається)

2. Пружинний пістолет заряджають кулькою і стріляють угору. Які перетворення енергії при цьому відбуваються?

3. Початкова потенціальна енергія тіла, яке перебуває на деякій висоті в стані спокою, дорівнює 400 Дж. Тіло відпускають. Якою буде кінетична енергія тіла в момент, коли його потенціальна енергія становитиме 150 Дж? Опором повітря знехтуйте.

4. Тіло кидають угору, надаючи йому кінетичну енергію 300 Дж. На якійсь висоті кінетична енергія тіла зменшиться до 120 Дж. Якою буде потенціальна енергія тіла на цій висоті? Опором повітря знехтуйте.

5. Камінь масою 500 г кинули вертикально вгору зі швидкістю 20 м/с. Визначте кінетичну і потенціальну енергії каменя на висоті 10 м.

6. Тіло, що перебувало в стані спокою, падає з висоти 20 м. На якій висоті швидкість руху тіла дорівнюватиме 10 м/с? Опором повітря знехтуйте.

7. М’яч кинули вертикально вгору зі швидкістю 8 м/с. Визначте, на який висоті швидкість руху м’яча зменшиться вдвічі. Опором повітря знехтуйте.

IV. Домашнє завдання. §33, вправа 33 (№8). Окремим учням інформація про Л.Д.Ландау

V. Підсумки уроку