Урок на тему "ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ. НЕВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ" (7 класс)

ГБОУ ЛНР "СТАХАНОВСКАЯ ГИМНАЗИЯ №11 ИМЕНИ КИРИЛЛА И МЕФОДИЯ"

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ УЧИТЕЛЕЙ ЕСТЕСТВЕННО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК

ОТКРЫТЫЙ УРОК

ПО ФИЗИКЕ В 7 КЛАССЕ

ПО ТЕМЕ:

«ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ. НЕВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ»

ПОДГОТОВИЛА УЧИТЕЛЬ

ФИЗИКИ

ФЕРЕНЧУК Е. А.

19.04.2017

Тема: Источники энергии. Невозможность создания вечного двигателя.

Цели урока:

Образовательная: Знать понятие о взаимопревращениях кинетической и потенциальной энергиях (закон сохранения энергии). Познакомится с удачными и неудачными попытками создания вечного двигателя.

Развивающая: формирование умений использовать закон сохранения энергии при объяснении физических явлений и при решении задач, умение вовремя остановиться и признать свою ошибку. Развивать умение выслушать мнение другого и корректно формулировать свое мнение.

Воспитательная: развитие интереса к физике, умение находить пользу не только в удачах, но и при неудачах, воспитывать стремление извлекать уроки из любой жизненной ситуации.

Тип урока: урок изучения новых знаний

Метод: словесно-демонстрационный, интерактивный, практический, метод анализа.

Оборудование: интерактивная доска, штатив с маятником, тележка с опускающим грузом, груз, подвешенный на пружине, листы бумаги.

Ход урока.

1.Организационный момент.

Проверка готовности к уроку.

На доске записан эпиграф к уроку (слайд 2):

«Из ничего не происходит ничего» Демокрит.

Учитель

-Откуда берется энергия?

-Может ли она исчезнуть?

2.Проверка домашнего задания.

(Слайд 3). Найди ошибку

h

N

A

(Слайд 4). Установи соответствие

• Работа Ватт м

• Энергия Джоуль с

• Мощность Ньютон Н

• Сила метр Вт

• Время секунда Дж

(Слайд 5). Закончи предложение

• Энергия не …. в никуда и не берется из…. Она только … из одного вида в ….

• Сумма кинетической и …. остается … в замкнутой системе.

(Правильный ответ Энергия не исчезает в никуда и не берется из ниоткуда. Она только превращается из одного вида в другой. Сумма кинетической и потенциальной энергий остается постоянной в замкнутой системе.)

3. Актуализация опорных знаний.

Учитель демонстрируют опыты, учащиеся объясняют какие превращения энергии происходят.

Опыт 1

Тележка с закрепленным грузиком (грузик опускается, тележка приходит в движение)

Ответ учащихся: потенциальная энергия шарика переходит в кинетическую энергию тележки.

Опыт 2

Колебания грузика на пружине.

Ответ учащихся: потенциальная энергия пружины переходит в кинетическую энергию грузика.

Вопрос учителя: а почему и движение грузика, и движение тележки со временем прекращается?

Ответ учащихся: из-за действия сил трения и сопротивления.

Учитель: Интересно, а можно придумать, изобрести двигатель, который будет работать постоянно? И этот вопрос долго занимал умы всего человечества. И сегодня на уроке мы с вами познакомимся с различными попытками создания двигателя, который сможет работать сколь угодно долго. И в конце урока вы ответите на вопрос: а возможно ли существование такого двигателя и если нет, то почему?

4. Изучение нового материала.

(Слайд 6). В XII-XIII веке начались крестовые походы, и европейское общество пришло в движение. Стало быстрее развиваться ремесло и совершенствоваться машины, приводящие в движение механизмы. В основном это были водяные колеса и колеса, приводимые в движение животными (лошадьми, мулами, быками, ходившими по кругу). Вот и возникла идея придумать эффективную машину, приводимую в движение более дешевой энергией. Если энергия берется из ничего, то она ничего не стоит и это крайний частный случай дешевизны -- даром.

Такие машины вошли в историю под именем «вечный двигатель».

• Вечный двигатель (лат. perpetuum mobile) -- воображаемый, но неосуществимый двигатель, который после пуска его в ход совершает работу неограниченно долгое время. (Слайд 7).

• Уже в XV-XVII веке прозорливые естествоиспытатели, такие как Леонардо да Винчи, Джироламо Кардано, Симон Стевин, Галилео Галилей сформулировали принцип: «Создать вечный двигатель невозможно». Симон Стевин был первым, кто на основе этого принципа вывел закон равновесия сил на наклонной плоскости, что привело его, в конце концов, к открытию закона сложения сил по правилу треугольника (сложение векторов). Слайд 8.

Слайд 9

• Сначала Готфрид Лейбниц в 1686 году сформулировал закон сохранения механической энергии. А закон сохранения энергии как всеобщий закон природы сформулировали независимо Юлиус Майер (1845), Джеймс Джоуль (1843-50) и Герман Гельмгольц (1847).

• С 1775 года Французская академия наук отказалась рассматривать проекты вечного двигателя, хотя и в это время у французских академиков не было твердых научных оснований принципиально отрицать возможность черпать энергию из ничего. Невозможность получения дополнительной работы из ничего была твердо обоснована лишь с созданием и утверждением как всеобщего и одного из самых фундаментальных законов природы «закона сохранения энергии».

Рассмотрим некоторые модели вечного двигателя. А ваши товарищи, которые готовили сообщения на этот урок, расскажут нам подробнее о той или иной модели двигателя.

Ученик 1. Колесо с перекатывающимися шариками. (слайд 10)

Идея изобретателя: Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно. Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны.

Ученик 2. Цепочка шаров на треугольной призме (Слайд 12).

Идея изобретателя: Через трехгранную призму перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Слева четыре шара, справа — два. Остальные восемь шаров уравновешивают друг друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки. Грузы приводит в движение только составляющая силы тяжести, параллельная наклонной поверхности. На более длинной поверхности больше грузов, но и угол наклона поверхности пропорционально меньше. Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженной на синус другого угла.

Ученик 3. Цепочка поплавков. (Слайд 13).

Идея изобретателя: Высокая башня наполнена водой. Через шкивы, установленные вверху и внизу башни, перекинут канат с 14 полыми кубическими ящиками со стороной 1 метр. Ящики, находящиеся в воде, под действием силы Архимеда, направленной вверх, должны последовательно всплывать на поверхность жидкости, увлекая за собой всю цепь, а находящиеся слева ящики спускаются вниз под действием силы тяжести. Таким образом ящики попадают попеременно из воздуха в жидкость и наоборот. Ящики, входящие в жидкость, встречают весьма сильное противодействие со стороны жидкости, причем работа на проталкивание их в жидкость не меньше работы, совершаемой силой Архимеда при всплывании ящиков на поверхность.

Ученик 4. Архимедов винт и водяное колесо. (Слайд 14).

Идея изобретателя: Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак, откуда она вытекает из лотка струей, попадающей на лопатки водяного колеса. Водяное колесо вращает точильный камень и одновременно двигает, с помощью ряда зубчатых колес, тот самый Архимедов винт, который поднимает воду в верхний бак. Винт поворачивает колесо, а колесо — винт! Этот проект, изобретенный еще в 1575 году итальянским механиком Страдою Старшим, затем повторялся в многочисленных вариациях. Большая часть проектов вечных двигателей действительно могла бы работать, если бы не существование силы трения. Если это двигатель — должны быть и движущиеся части, значит, недостаточно двигателю вращать самого себя: нужно вырабатывать еще и избыточную энергию

Ученик 5. Колесо с откидывающими грузами. (Слайд 15).

Идея изобретателя: Идея основана на применении колеса с неуравновешенными грузами. К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока не перетрется ось. Грузы на правой стороне всегда дальше от центра, однако неизбежно такое положение колеса, при котором число этих грузов меньше, чем на левой. Тогда система уравновешивается — следовательно, колесо не будет вращаться, а, сделав несколько качаний, остановится.

Слово учителя: сегодня на уроке мы рассмотрели лишь некоторые попытки создания вечного двигателя. Были и попытки научно обосновать эти поиски, а были и откровенные мошенничества. Самый грандиозный проект-обман, это огромное колесо с перекатывающимися шариками внутри, которое установили на улице Лос-Анжелеса в качестве рекламы. На самом деле это колесо вращалось за счет электричества, хотя умелые «дельцы» выдавали этот проект за «Самую удачную модель вечного двигателя». А как вы думаете, ребята, есть ли какая-то польза от того, что уже много веков люди зря тратят время на создание этих двигателей. (заслушиваются ответы учащихся).

Учитель: Как не странно это звучит, но попытки создания вечного двигателя приводят к плодотворным открытиям. Прекрасным примером может служить тот способ, с помощью которого Стевин, замечательный голландский учёный конца XVI и начала XVII века, открыл закон равновесия сил на наклонной плоскости. Этот математик заслуживает гораздо большей известности, нежели та, какая выпала на его долю, потому что он сделал много важных открытий, которыми мы теперь постоянно пользуемся: изобрёл десятичные дроби, ввёл в алгебру употребление показателей, открыл гидростатический закон, впоследствии вновь открытый Паскалем. (слайд 16).

5. Закрепление изученного материала (решение задач)

(слайд 17). №1. 24 сентября 2014 г. в Краснодарском крае, Ростовской области и Крыму прошел ураган. Был заснят видеоролик, в котором мужчину подбросило от порыва ветра на 32 фута. Определить скорость порыва ветра (1 м = 3,28 футов). (45,8 м/с)

(слайд 18). №2. 3 февраля 2015 г, по сообщению Главного управления МЧС России по Ульяновской области, порывы южного ветра достигали 24 м/с. Вышедшую погулять кошку забросило на один из балконов строящейся многоэтажки. Какой это был этаж? (расстояние между этажами считать равным 2,5 м) (5 этаж)

(слайд 19). №3. Черные стрижи (лат. Apus apus) – эту небольшую птицу еще называют «бешеным стрижем» и это не удивительно, поскольку черный стриж считается рекордсменом среди пернатых по длительности пребывания в воздухе и вторым по скорости полета (более 120 км/ч). Кроме того черный стриж – одна из самых высоко летающих птиц. Он поднимается в высоту до 3 км. Определить полную механическую энергию черного стрижа. Ответ округлить до десятых и выразить в кДж. (Масса стрижа 50 г.) (1527,8Дж=1,5 кДж)

(слайд 20). №4. Беркут (лат. Aquila chrysaetos) – крупная (масса 4 кг) и наиболее известная хищная птица, с способная подниматься на большие высоты. Размах крыльев беркута может достигать двух метров. У этого хищника прекрасное зрение, поэтому ему не составляет труда подняться на высоту 4,5 км над землей и оттуда высматривать свою добычу. Пикируют на добычу со скоростью 274 км/ч. Определить полную энергию беркута в кДж, во сколько раз кинетическая энергия беркута меньше его потенциальной? (1581 кДж)

5.Подведение итогов урока. Игра микрофон (микрофон передается по классу и учащиеся озвучивают ответы)

• Мне понравилось…

• Я узнал новое…

• Больше всего я запомнил…

• Я научился…

6.Домашнее задание параграф 48, задачи в тетради

Список используемых источников

1. Белага В.В. Физика. 7 класс: Учеб. для общеобразоват. учрежлений. – М., Просвещение, 2016 г. – 114 с.

2. www.BestReferat.ru/referat-275961.html

3. www.0zd.ru/fizika_i_energetika/vozmozhno_li_sozdanie_vechnogo.html

Источники энергии. Невозможность создания вечного двигателя

Урок физики в 7 классе

Из ничего не происходит ничего Демокрит

Найди ошибку

h

N

A

Установи соответствие

• Ватт
• Джоуль
• Ньютон
• метр
• секунда

• м
• с
• Вт
• Дж
• Н

• Работа
• Энергия
• Мощность
• Сила
• Время

Закончи предложение

• Энергия не …. в никуда и не берется из…. Она только … из одного вида в ….

• Сумма кинетической и …. остается … в замкнутой системе.

значение создания вечного двигателя

• В XII-XIII веке начались крестовые походы, и европейское общество пришло в движение. Стало быстрее развиваться ремесло и совершенствоваться машины, приводящие в движение механизмы. В основном это были водяные колеса и колеса, приводимые в движение животными (лошадьми, мулами, быками, ходившими по кругу). Вот и возникла идея придумать эффективную машину, приводимую в движение более дешевой энергией. Если энергия берется из ничего, то она ничего не стоит и это крайний частный случай дешевизны -- даром.

Что такое вечный двигатель?

• Вечный двигатель (лат. perpetuum mobile) -- воображаемый, но неосуществимый двигатель, который после пуска его в ход совершает работу неограниченно долгое время.

Симон Стевин

Леонардо да Винчи

Создать вечный двигатель невозможно

Юлиус Майер,

1845 г.

Герман Гельмгольц

1847 г.

Готфрид Лейбниц,

1686 г.

Джеймс Джоуль

1843-1850 г.

1.Колесо с перекатывающимися шариками.

1.Колесо с перекатывающимися шариками.

Цепочка шаров на треугольной призме .

3.Цепочка поплавков

4. Архимедов винт и водяное колесо

5. Колесо с откидывающими грузами

Создания вечного двигателя приводят к плодотворным открытиям

• Прекрасным примером может служить тот способ, с помощью которого Стевин, замечательный голландский учёный конца XVI и начала XVII века, открыл закон равновесия сил на наклонной плоскости. Этот математик заслуживает гораздо большей известности, нежели та, какая выпала на его долю, потому что он сделал много важных открытий, которыми мы теперь постоянно пользуемся: изобрёл десятичные дроби, ввёл в алгебру употребление показателей, открыл гидростатический закон, впоследствии вновь открытый Паскалем.

• № 1 . 24 сентября 2014 г. в Краснодарском крае, Ростовской области и Крыму прошел ураган. Был заснят видеоролик, в котором мужчину подбросило от порыва ветра на 32 фута. Определить скорость порыва ветра (1 м = 3,28 футов).

Ответ: 45,8 м/с

• № 2. 3 февраля 2015 г, по сообщению Главного управления МЧС России по Ульяновской области, порывы южного ветра достигали 24 м/с. Вышедшую погулять кошку забросило на один из балконов строящейся многоэтажки. Какой это был этаж? (расстояние между этажами считать равным 2,5 м)

Ответ: 5 этаж

• № 3. Черные стрижи (лат. Apus apus) – эту небольшую птицу еще называют «бешеным стрижем» и это не удивительно, поскольку черный стриж считается рекордсменом среди пернатых по длительности пребывания в воздухе и вторым по скорости полета (более 120 км/ч). Кроме того черный стриж – одна из самых высоко летающих птиц. Он поднимается в высоту до 3 км. Определить полную механическую энергию черного стрижа. Ответ округлить до десятых и выразить в кДж. (Масса стрижа 50 г.)

Ответ: 1527,8Дж=1,5 кДж

•  № 4. Беркут (лат. Aquila chrysaetos) – крупная (масса 4 кг) и наиболее известная хищная птица, с способная подниматься на большие высоты. Размах крыльев беркута может достигать двух метров. У этого хищника прекрасное зрение, поэтому ему не составляет труда подняться на высоту 4,5 км над землей и оттуда высматривать свою добычу. Пикируют на добычу со скоростью 274 км/ч. Определить полную энергию беркута в кДж?

Ответ: 1581 кДж

Подведем итоги

• Мне понравилось…
• Я узнал новое…
• Больше всего я запомнил…
• Я научился…