Конспект урока по теме: "Закон сохранения механической энергии"

Тема урока "Закон сохранения механической энергии".

Цель урока: познакомить учащихся с законом сохранения механической энергии.

Тип урока: изучение нового материала.

Задачи урока:

Образовательная – знать понятие о взаимопревращениях кинетической и потенциальной энергиях (закон сохранения энергии).

Развивающая – формирование умений использовать закон сохранения энергии при объяснении физических явлений и при решении задач.

Воспитательная - развитие интереса к физике.

Ход урока:

1. Организационный момент

2. Изложение нового материала

3. Итог урока

4. Домашнее задание

5. Самостоятельная работа на листах

1. Организационный момент (1 мин)

Сегодня на уроке закрепим понятие энергия, о котором вы узнали на прошлом занятии и раскроем в ходе урока, смысл закона сохранения энергии и преобразования энергии из одного вида в другой.

2. Изложение нового материала (20 мин)

Ребята, закон сохранения энергии является самым основным законом природы. Это не только физический закон - он применяется в астрономии, химии, биологии и т.д.

Что значит сохранение энергии?

Рассмотрим случай, когда резиновый шарик находится на высоте h и у нас есть нулевой уровень. В этом случае потенциальная энергия (Еп) находится по формуле, с которой мы познакомились в предыдущих уроках, а кинетическая энергия (Ек) будет равна нулю, потому что тело неподвижно, скорость равна нулю (рис. 1). (нарисовать в тетрадь)

Рис. 1.

Все меняется, когда шарик отпускается, высота уменьшается, потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая возрастает. Перед самым падением, у поверхности, скорость достигнет максимума так же, как и кинетическая энергия. Кинетическую энергию находим по формуле приведенной ранее, а потенциальная энергия будет равна нулю, так как шарик находится на нулевом уровне (рис. 2). (нарисовать в тетрадь)

Рис. 2.

Исходя из этого опыта, делаем вывод, что потенциальная энергия может переходить в кинетическую. При падении шарика потенциальная энергия переходит в кинетическую, а при подъеме шарика после отскока кинетическая энергия переходит в потенциальную.

Мы рассмотрели переход одной энергии в другую под действием сил тяжести.

Рассмотрим пример перехода одной энергии в другую под действием сил упругости используя пружинный маятник.

Мы с вами знаем, что когда тело находится в покое, оно не совершает работу, а если тело не совершает работу, то оно не обладает энергией. В нашем случае пружина расслаблена, следовательно, и потенциальная энергия, и кинетическая энергия равна 0.(рис.3) (нарисовать в тетрадь)

Рис.3

Стоит растянуть пружину, как она начнет обладать потенциальной энергией, т.к. маятник прошел путь s (растяжение на какую-то высоту h),следовательно кинетическая энергия будет равна 0.(рис.4) (нарисовать в тетрадь)

Рис.4

На пружину маятника действует сила упругости, которая будет стремится вернуть его в исходное положение. В этот момент маятник будет терять потенциальную энергии, но приобретать скорость, т.е. его кинетическая энергия будет увеличиваться. Оказавшись в исходном положении маятник будет обладать кинетической энергией, а его потенциальная энергия будет равна 0(рис.5) (нарисовать в тетрадь)

Рис.5

Из-за явления инерции, маятник продолжит движение. Теперь его скорость будет уменьшаться, а пружина всё больше деформироваться. Таким образом, кинетическая энергия перейдет в потенциальную и так будет повторяться снова и снова.

Исходя из этих опытов можно сделать вывод, что сумма Ек и Еп остается постоянной, т.е. полная механическая энергия тела Е остается постоянной.

Ек + Еп = const (записать в тетрадь)

В этом и заключается закон сохранения энергии:

если между телами действуют только силы тяжести и силы упругости, то полная механическая энергия сохраняется (записать в тетрадь)

При наличии сил трения в каких либо действиях механическая энергии не сохраняется.

Классическим примером перехода одного вида энергии в другой является течение воды в реках: ведь реки текут с гор в моря, т.е. изначально, вода находится на определенной высоте и обладает потенциальной энергией, которая в последствии превращается в кинетическую энергию - энергию течения реки.

3. Итог урока (3 мин):

На уроке мы выяснили, что если одно тело может совершить механическую работу, то оно обладает энергией, часто эту энергию называют полной механической энергией (Е).

Выяснили, что в механике энергия представляется двумя видами энергии: кинетической (Ек) и потенциальной (Еп), а полная механическая энергия – это их сумма. Разобрались, что каждый вид энергии может переходить в другой, но при этом полная механическая энергия – величина постоянная.

4. Домашнее задание (1 мин)

пар.37(учить формулировку закона сохранения энергии, читать теорию, записи в тетради, отвечать на вопросы)

5. Самостоятельная работа на листах (20 мин) (каждому ученику дается отдельный лист с заданиями)

Вариант 1

1. Какая из перечисленных ниже единиц является единицей потенциальной энергии?

а) Дж б) Па в) Н г) Вт

2.Из предложенных ниже вариантов ответов укажите правильное окончание следующего утверждения: «Если тело может совершать работу, то…»

а) на него действуют силы

б) оно находится в движении

в) оно обладает энергией

3.Какую энергию называют потенциальной?

а) энергию, которой обладает нагретое тело

б) энергию, которой обладает тело вследствие своего движения

в) энергию, которой обладает покоящееся тело

г) энергию, которая определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела

4.У истока или в устье реки каждый кубический метр воды обладает большей потенциальной энергией?

а) у истока

б) в устье

в) во всех местах потенциальная энергия одинакова

г) ответ не однозначен

5.От каких величин зависит кинетическая энергия тела?

а) только от массы тела

б) только от скорости

в) от массы и скорости его движения

6.Рычаг находится в равновесии, когда силы, действующие на него, ... пропорциональны плечам этих сил.

а)прямо

б)обратно

в)не (пропорциональны)

7.Не подвижный блок …

а) дает выигрыш в силе в 2 раза

б) не дает выигрыша в силе

в) дает выигрыш в силе в 4 раза

8.Любые простые механизмы дают выигрыш…

а)в работе

б)в работе и силе

в) в силе

Решите задачи:

9. Из воды с глубины 5м поднимают до поверхности камень V=0,6 м3 . Плотность камня 2500 кг/м3 . Найдите работу по подъёму камня.

10. Мощность двигателя подъёмной машины равна 4 кВт. Груз какой массы она может поднять на высоту 15 м в течение 2 минут ?

Критерии оценивания:

Оценка «5» верно выполнены все задания(1-10)

Оценка «4» верно выполнены задания с 1-8 и + 1 задача

Оценка «3» верно выполнены задания с 1-8

Вариант 2

1. Какая из перечисленных ниже единиц является единицей кинетической энергии?

а) Дж б) Па в) Н г) Вт

2. Из предложенных ниже вариантов ответов укажите правильное окончание следующего утверждения: «Если тело может совершать работу, то…»

а) оно находится в движении

б) на него действуют силы

в) оно обладает энергией

3.Какую энергию называют кинетической?

а) энергию, которая определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела

б) энергию, которой обладает тело вследствие своего движения

в) энергию, которой обладает нагретое тело

г) энергию, которой обладает деформированное тело

4.От каких величин зависит потенциальная энергия тела, поднятого над землей?

а) только от массы тела

б) от массы и скорости его движения

в) только от высоты подъема тела

г) от массы тела и высоты его подъема

5.За счет какой энергии закрывается дверь с пружиной?

а) энергии человека, открывавшего дверь

б) потенциальной энергии деформированной пружины

в) кинетической энергии двери

г) потенциальной энергии двери

6. Что называется КПД механизма?

а)отношение полезной работы к полной работе

б) произведение полной работы и затраченной работы

в) отношение полной работы к затраченной работе

7.Как соотносятся между собой полезная и затраченная (полная) работы?

а) Ап

б)Ап = А

в) Ап А

8. Какой выигрыш в силе даёт подвижный блок? неподвижный блок?

а) подвижный и неподвижный в 2 раза
б) подвижный в 2 раза, неподвижный не даёт выигрыша в силе
в) подвижный не даёт выигрыша в силе, неподвижный в 2 раза

Решите задачи:

9. Трактор перемещает платформу со скоростью 7,2 км/ч, развивая тяговое усилие в 25 кН. Какую работу совершит трактор за 10 мин.

10. Подъёмный кран поднял со дна озера стальной слиток массой 3,4т. Сколько времени длился подъём , если глубина озера 6,1 м, а кран развивал мощность 2кВт?

Критерии оценивания:

Оценка «5» верно выполнены все задания(1-10)

Оценка «4» верно выполнены задания с 1-8 и + 1 задача

Оценка «3» верно выполнены задания с 1-8