7 клас

Тема: Механічна енергія та її види.

Мета:

Освітня. пояснити фізичний зміст поняття енергії, надати учням уявлення про види механічної енергії; вивести формули для обрахунку потенціальної та кінетичної енергій.

Розвиваюча. Розвивати творчі здібності та логічне мислення учнів; показати учням практичну значущість набутих знань.

Виховна. Виховувати цілеспрямованість у досягненні поставленої мети, бережливе ставлення  до природи, дисциплінованість, сумлінність.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань

Обладнання : мультимедійна дошка, конспект, дві кульки різної маси, жолоб, брусок, підручник «Фізика 7» за редакцією В.Г. Бар’яхтар, С.О. Довгого

Матеріали:

 відео «Перетворення енергії»;

 відео «Енергія сонця та вітру. Україна»

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань

Яку роботу називають механічною? Назвіть одиницю роботи в СІ.

Які умови необхідні для виконання механічної роботи?

Дайте означення потужності. Одиниці вимірювання потужності. Які формули використовують для обрахунку роботи та потужності?

Перевірка домашнього завдання.

2. Мотивація навчальної діяльності

Слово «енергія» ми чуємо в телевізійних репортажах, бачимо на шпальтах газет тощо. Ним можна скористатися для характеристики людей (енергійна людина), природних явищ (енергія землетрусу чи урагану), машин, механізмів (електроенергія, яку вони споживають). Сьогодні на уроці ми з вами дізнаємось, що таке енергія з точки зору фізики.

3.  Вивчення нового матеріалу

Для початку розглянемо приклади:

1.     Коли ви на уроці фізкультури граєте м’ячем у футбол, то, з точки зору науки, ви виконуєте певну роботу, бо змушуєте м’яч рухатись.
2.     Щоб забити цвях, ми піднімаємо молоток, виконуючи при цьому певну роботу. Молоток запасає механічну енергію наших м’язів, яку витрачає, падаючи на цвях, щоб забити його і виконати роботу. Чим більшу механічну енергію має тіло, тим більшу роботу воно може виконати.

Механічна робота є мірою зміни енергії тіла.

Якщо тіло або кілька тіл, які взаємодіють між собою (система тіл), можуть виконувати механічну роботу, то кажуть, що вони мають енергію.

В перекладі з грецької, енергія означає «діяльність».

У механіці ми будемо користуватися таким означенням:

Енергія – це фізична величина, яка характеризує здатність тіла (системи тіл) виконувати роботу.

Енергію позначають символом Е. Одиниця в СІ, як і роботи – джоуль:

[Е]=1Дж

У фізиці розрізняють два види механічної енергії: потенціальну і кінетичну.

 Якщо тіло нерухоме, але на нього діє певна сила, то кажуть, що воно має потенціальну енергію.

Потенціальну енергію має тіло, підняте над поверхнею Землі, стиснута пружина, стиснутий газ, річкова вода у водоймищі тощо.

Потенціальна енергія – це енергія, зумовлена взаємодією тіл або частин тіла.

Еp = mgh

Потенціальна енергія тіла залежить від висоти, на якій перебуває це тіло, — отже, вибір нульового рівня (рівня, від якого буде вимірюватися висота) суттєво впливає на значення потенціальної енергії.

Потенціальна енергія книжки, розташованої на четвертій полиці, відносно підлоги є більшою, ніж відносно другої полиці.

Пружно деформовані тіла мають потенціальну енергію.

Потенціальна енергія пружно деформованої (розтягненої або стисненої) пружини обчислюється за формулою:

де k — жорсткість пружини, x — видовження пружини.

Потенціальна енергія пружно деформованої пружини використовується для виконання роботи в більшості механічних годинників, автоматичних клапанах, для автоматичного закриття дверей, амортизаторах автомобілів.

Спостереження за явищами природи показують, що робота може виконуватися при русі тіл. Так, тепловоз, рухаючись колією, стикається з вагоном і зміщує його на деяку відстань. Виконується робота і в тому випадку, коли кинутий камінь пробиває кригу. Вистрілена з рушниці куля пробиває дошку тощо. Якщо потенціальну енергію мають тіла, на які діє сила, то в перелічених вище прикладах робота виконується тому, що вони здійснювали переміщення, рухалися.

 Енергію рухомого тіла називають кінетичною енергією.
Проведемо дослід:

Поставимо жолоб під деяким кутом до поверхні стола. На деякій відстані від його нижнього кінця покладемо брусок. На середній частині жолоба розмістимо маленьку стальну кульку і відпустимо її. Скотившись із жолоба, кулька вдариться об брусок і перемістить його на деяку відстань. Відмітимо відстань, на яку зміститься брусок.
Розмістимо кульку у верхній частині жолоба і відпустимо її. У цьому випадку, скотившись жолобом до основи, кулька набуває більшої швидкості, ніж раніше. Ударившись об брусок, вона перемістить його на більшу відстань, ніж у попередньому досліді, виконавши відповідно більшу роботу.(проведемо дослід з більшою кулькою та порівняємо результати).

Отже, кінетична енергія тіла залежить від його швидкості та маси.

Кінетична енергія – це енергія, яка зумовлена рухом тіла і дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат швидкості його руху:

Кінетична енергія тіла для різних спостерігачів може бути різною: розглянемо приклади в підручнику на ст. 212.

Тіло може мати і потенціальну, і кінетичну енергії. Наприклад літак, що летить над землею на деякій висоті, має і потенціальну(взаємодія з землею), і кінетичну(рух) енергії.

Суму кінетичної і потенціальної енергій тіла називають повною механічною енергією тіла:

4. Вчимось розв’язувати задачі

1.     Вправа 22 №1,5
2.     Задача 1. Порівняйте кінетичну енергію кулі масою 9 г, що летить зі швидкістю 300 м/с, і людини масою 60 кг, що біжить зі швидкістю 18 км/год.
3.     Цирковий артист масою 60 кг перебуває на висоті 10 м від натягнутої сітки. Яка потенціальна енергія артиста відносно сітки? відносно арени цирку? (Сітка натягнута на висоті 12 м від рівня арени.)

5. Запитання на закріплення вивченого.

1. Що таке енергія?
2. Що таке потенціальна енергія? Як розраховується потенціальна енергія піднятого тіла? Як розраховується потенціальна енергія пружно-деформованого тіла?
3. Що таке кінетична енергія? Як розраховується кінетична енергія тіла?
4. Що таке повна механічна енергія?
5. Супутник летить по коловій орбіті зі сталою швидкістю. Чи виконує роботу сила тяжіння Землі?

6.     Домашнє завдання.

1. Підручник: параграф 32, Вправа № 32 (3, 4, 5)
2. Камінь кинуто вертикально вгору. Які перетворення енергії відбуваються при цьому?