Конспект урока "Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №2»

Конспект урока физики

«Закон сохранения и превращения энергии

в механических и тепловых процессах»

Выполнила;

Берестнева Т.В.

учитель физики

Берёзовский ГО

2024г

Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах

Цель: изучение закона сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах на примере решения задач.

Задачи:

Рассмотреть проявление закона сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.

Сформировать умение решать задачи разных типов с использованием закона сохранения энергии.

Формировать у обучающихся представления об единстве естественнонаучного знания, возможности переноса знаний из разных учебных предметов естественнонаучного цикла для изучения закона сохранения и превращения энергии.

Планируемые образовательные результаты

Предметные

использовать понятия внутренняя и механическая энергия, кинетическая и потенциальная энергия для объяснения механических и тепловых процессов;

уметь применять закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах на практике;

характеризовать физические явления и процессы, используя закон сохранения энергии

Метапредметные

самостоятельно выбирать способ решения учебной физической задачи (сравнение нескольких вариантов решения, выбор наиболее подходящего с учётом самостоятельно выделенных критериев);

применять различные методы, инструменты и запросы при поиске и отборе информации или данных с учётом предложенной учебной физической задачи;

выявлять проблемы в жизненных и учебных ситуациях, требующих для решения физических знаний;

Личностные

понимать роль физики в формировании научного мировоззрения;

развивать исследовательские умения, научную любознательность и интерес к познанию.

Оборудование:

Мяч, заводная игрушка, математический маятник и маятник Максвелла, модели ДВС и паровой турбины, пробирка с водой, закрытая пробкой, спиртовка, компьютер, проектор, экран

Ход урока

1. Мотивационный этап

Мотивация на изучение темы и актуализация опорных знаний

Задание 1. Превращение энергии в картинках. (см. приложение 1)

О чём мы сегодня будем говорить на уроке?

Правильно. Мы будем говорить об энергии, энергетических превращениях и о самом фундаментальном законе природы – законе сохранения энергии. Давайте запишем тему урока. «Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах»

1. Информационно-познавательный этап

Итак, «энергия»… Это слово рождает в сознании образы бушующих волн, мчащихся автомобилей, нефтяных пластов, перегороженных плотинами водохранилищ, любую интенсивную деятельность. С этим понятием связана вся наша повседневная жизнь – она обогревает дома, приводит в движение и заставляет работать бытовые приборы. Все живые существа в буквальном смысле поедают энергию, чтобы поддержать жизнь. Завтракая, вы получаете «заряд энергии», чтобы начать трудовой день. Во всём, что нас окружает, энергетические превращения. В живой и неживой природе.

Задание 2. Задача из ВПР (о продуктах) (Приложение 2)

Часто на продуктах пишут их энергетическую ценность в килокалориях (ккал). 1 ккал соответствует 4200 Дж. Роман съел порцию салата энергетической ценностью 350 ккал. На какой этаж небоскрёба нужно будет подняться Роману по лестнице для того, чтобы израсходовать полученную при употреблении салата энергию? Считайте, что Роман сжигает в 10 раз больше калорий, чем совершает полезной работы. Высота одного этажа равна 3 м, масса Романа 70 кг, ускорение свободного падения 10 Н/кг.

Задание 3. Превращение энергии в живых организмах (приложение 3)

(Данное задание позволяет продемонстрировать ученикам всеобщность законов природы и, в частности, справедливость физических законов для биологических систем. Выделяющаяся в процессе окисления внутри живого организма энергия частично превращается в тепло, а частично расходуется на совершение организмом механической работы)

Если ударить мячом о пол, он не поднимается до первоначальной высоты. Почему?

В реальных процессах всегда есть трение, поэтому механическая энергия системы не сохраняется, а уменьшается со временем. Уменьшение механической энергии тел сопровождается увеличением их внутренней энергии.

Запись в тетрадь.

Полная энергия системы тел – сумма механической (кинетической и потенциальной) и внутренней

Е=Е_мех+U

Полную энергию системы тел можно изменить, совершая над телами работу или сообщая системе количество теплоты:

(запись в тетрадь)

Изменение полной энергии системы тел ΔЕ равно сумме работы внешних сил А и количества теплоты Q, полученного системой от окружающих тел

ΔЕ= ΔЕ_мех+ ΔU=A+Q

Если на систему тел не действуют внешние силы (А=0) и она не участвует в теплообмене с окружающими телами (Q=0), то систему называют изолированной. Полная энергия изолированной системы сохраняется (ΔЕ=0)

(запись в тетради)

ЗСЭ: во всех процессах в природе энергия не может появиться из ничего или исчезнуть бесследно; она может лишь переходить от одного тела к другому и из одного вида в другой.

Что общего между заряженной мышеловкой, куском сливочного масла и движущимся автомобилем?

Всё это обладает запасом энергии. Это теперь мы знаем, что энергия проявляется во множестве различных форм.

А вот какое представление было об энергии в 18 веке, задолго до открытия ЗСЭ

«Энергия – слово греческого происхождения . Означает могущество, достоинство или действенность чего-либо» (из статьи «Энергия в первом издании Британской энциклопедии 1771год)

Поэтому неудивительно, что ЗСЭ был сформулирован на основе наблюдений и обобщений опытных фактов только в середине 19 века…..

немецким учёным, врачом Робертом Майером,

английским учёным и промышленником Джеймсом Джоулем,

немецким учёным, физиологом Германом Гельмгольцем

Почему ни Ньютон, ни Галилей с их умом и талантом этого не сделали? Почему фундаментальный закон природы был сформулирован врачом, физиологом и владельцем пивоваренного завода?

Надо было выйти за пределы механики, обладать общефилософским

подходом.

1. Итоговый этап

Задача 4. Тепло вместо питания ( Приложение 2)

Выполнение данного задания основано на отличии химической энергии от тепловой. Несмотря на то, что химическая и тепловая энергии - это два вида внутренней энергии, они не равнозначны при различных процессах. Химическая энергия при жизнедеятельности организма может превращаться в механическую и тепловую энергию. Однако данные процессы являются необратимыми, подобно тому, как необратимым является обычный процесс горения топлива. В живом организме химическая энергия, запасенная в продуктах питания, может преобразовываться в механическую энергию. Часть химической энергии при этом преобразуется в тепло. Однако, обратных процессов преобразования тепла в химическую энергию в организме не происходит. В курсе биологии ученикам говорится о том, что животные и, в частности, человек получают энергию потребляя органические вещества. Сами же органические вещества из неорганических веществ возникают только в процессе фотосинтеза, происходящего в растениях. Нагрев пищи не позволяет заменить энергию, запасенную в продуктах питания. 

Задание 5. Комплексное задание «Физика бокинга» (комплексное, творческое, межпредметное, метапредметное)

(Предлагаемое задание является достаточно сложным для учеников 8-го класса, если не использовать последовательных «подсказок» с выполнением ряда последовательных простых действий. Именно такими являются задания на функциональную грамотность. В этом задании формируется умения анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы; предлагать объяснительные гипотезы.)

Смысл данного задания заключается в том, чтобы показать, как при использовании джамперов запасенная потенциальная энергия позволяет при той же работе мышц совершить более высокий прыжок, превратив энергию упруго деформированных частей джамперов в потенциальную энергию прыгуна Важным является последний этап задания, показывающий различие в работе пружины и мышц человека. В отличие от действия пружины, процесс сжатия которой с увеличением потенциальной энергии упругости пружины является обратимым, работа мышц человека имеет необратимый характер. Поэтому запасти энергию в мышцах, так как её можно запасти в пружине невозможно.

Домашнее задание &14, упр. 11