...
Конспект уроку (10 клас) Механічна енергія. Кінетична й потенціальна енергія. Закон збереження енергії. PDF Печать E-mail

Конспект уроку (10 клас) Механічна енергія. Кінетична й потенціальна енергія. Закон збереження енергії.
Мета уроку: пояснити учням сутність поняття енергії і закону збереження енергії в механічних процесах. Розвивати образне та критичне мислення, творчу уяву. Виховувати почуття відповідальності, працелюбність, самостійність, уважність.
Обладнання: плакат, підручник
Тип уроку: комбінований
Орієнтовний план проведення уроку
І. Організаційна частина (2 хв)
ІІ. Повторення вивченого матеріалу й набутих знань і умінь (5 хв)
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності (2 хв)
IV. Оголошення теми й мети уроку (2 хв)
V. Вивчення нового матеріалу (30 хв)
VI. Закріплення вивченого матеріалу (4 хв)
Хід уроку
І. Організаційна частина
• Перевірка присутніх.
• Призначення чергових.
ІІ. Актуалізація опорних знань учнів
1. Морем пливе корабель. Чи здійснює при цьому роботу сила тя¬жіння?
2. Чи виконує роботу сила тяжіння, що діє на супутник, який ру¬хається на-вколо Землі по коловій орбіті?
3. Додатну чи від’ємну роботу здійснює сила тяжіння, коли тіло ковзає вниз по похилій площині?
4. Яку роботу — додатну чи від’ємну — здійснюємо ми, розтягую¬чи пру-жину? Яку роботу здійснює при цьому сила пружності?
5. Як за відомої потужності обчислити роботу?
6. Від чого залежить швидкість рівномірного руху транспортного засобу, який приводиться в рух його двигуном?
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності
Коли тіло (сила) виконує роботу, змінюється механічний стан тіла. Напри-клад, м’яч, який падає, змінює свій стан – його висота відносно поверхні Землі зменшується; куля, вдарившись об перешкоду, зупиняється – змінюється стан її руху. З курсу фізики ви знаєте, що загальною мірою руху та взаємодії різних ви-дів матерії є енергія, тому з поняттям механічної роботи нерозривно пов’язане поняття механічної енергії. Отож на цьому занятті ви пригадаєте поняття кінети-чної та потенціальної енергії та отримаєте формулу для їх обчислення.
IV. Повідомлення теми, мети, завдань уроку
Учитель записує на дошці тему уроку, повідомляє навчальну мету та ви-значає завдання уроку.
V. Вивчення нового матеріалу
Механічна енергія
У загальному випадку енергія характеризує рух і взаємодію різних видів матерії. Механічна енергія — це величина, що харак¬теризує відносний рух тіл та їх взаємодію, їхню здатність здійсню¬вати роботу.
Робота пов’язана з переміщенням, тому вона може здійснюва¬тися лише за умови, що тіла рухаються. Якщо робота здійснюється під час руху тіл, які взає-модіють, змінюється їхнє взаємне розта¬шування. Крім того, у процесі здійснення роботи може змінюва¬тися швидкість тіл. Тобто тіло може виконати роботу лише в разі зміни свого механічного стану: змінюється або взаємне положення тіл, або їхні швидкості, або й те, і інше.
Коли м’яч падає вниз, змінюється його положення відносно Землі. У разі деформації пружини змінюється взаємне розташу¬вання частинок, з яких склада-ється речовина пружини та які вза¬ємодіють між собою.
- Здатність тіла здійснювати роботу внаслідок зміни свого стану харак-теризується фізичною величиною, яка називаєть¬ся енергією.
Механічна енергія тіла визначається механічним станом тіла, тобто взаєм-ним розташуванням тіл та їхніми швидкостями. Якщо тіло здійснює додатну ро-боту внаслідок зміни свого механічного стану, механічна енергія тіла зменшу-ється.
Оскільки мірою зміни енергії є робота, то енергія вимірюється в тих самих одиницях, що й робота. Отже, одиницею вимірювання енергії в системі СІ є джоуль. Наприклад, якщо система здійснює додатну роботу в 1 Дж, енергія сис-теми зменшується на 1 Дж.
Таким чином, робота на відміну від енергії характеризує не стан тіла в пе-вній системі відліку, а процес переходу тіла з одного стану в інший.
Потенційна енергія
Підняте над Землею тіло здійснює роботу, коли рухається вниз. При цьому змінюється взаємне розташування тіла й Землі, які ді¬ють одне на одного.
Коли роботу здійснює деформована пружина, змінюється вза¬ємне поло-ження частинок, з яких складається пружина та які ді¬ють одна на одну.
- Фізичну величину, що характеризує здатність системи тіл (частин ті-ла), які взаємодіють між собою, здійснювати робо¬ту внаслідок зміни їх взаєм-ного положення, називають потен¬ційною енергією.
З’ясуємо, чому дорівнює потенційна енергія піднятого ван¬тажу. Під час падіння вантажу сила тяжіння здійснює роботу A=mgh Отже, якщо нульове зна-чення потенційної енергії зістави¬ти з положенням вантажу на поверхні Землі, то
- потенційна енергія піднятого вантажу — Eр= mgh
Коли деформація пружини зменшується від початкового зна¬чення x до ну-ля, сила пружності здійснює роботу   Отже,
- потенційна енергія деформованої пружини:

Ця формула означає, що робота сили пружності дорівнює зміні потенційної енергії пружини, узятій із протилежним знаком.
Ця формула означає, що робота сили пружності дорівнює зміні потенційної енергії пружини, узятій із протилежним знаком.
Кінетична енергія
Тіла, що рухаються, мають здатність здійснювати роботу в про¬цесі зміни швидкості.
- Енергія, яку тіло отримує внаслідок свого руху, називається кінетичною енергією Eк.
Кінетична енергія тіла, яке рухається з деякою швидкістю, дорівнює робо-ті, що її потрібно здійснити, щоб передати тілу, яке перебуває в стані спокою, цю швидкість. Нехай до тіла в стані спо¬кою масою m прикладено постійну силу F. Тоді Eк= A = Fs  де s— модуль переміщення. Підставляючи в цю формулу вира-зи F=ma і  , дістаємо: кінетична енергія тіла масою, m яке рухається зі шви-дкістю υ, виражається формулою  .
Закон збереження енергії
Як показують спостереження й досліди, у механічних явищах потенційна енергія може перетворюватися на кінетичну і навпаки.
Кинемо вертикально вгору з початковою швидкістю υ0 тіло ма¬сою m. У момент кидка на тіло діє сила наших м’язів, у результаті роботи якої тіло отри-мує кінетичну енергію

Під час підйому швидкість тіла зменшується. Отже, зменшу¬ється і його кі-нетична енергія. Але водночас, оскільки тіло руха¬ється вгору, зростає його поте-нційна енергія:
Eр= mgh
де h — висота підйому тіла.
На максимальній висоті H кінетична енергія тіла дорівнює нулю, а потен-ційна енергія досягає максимального значення, що дорівнює

Але максимальна висота підйому —  .
Підставивши це значення висоти у формулу потенційної енер¬гії, дістаємо:

Ми бачимо, що в разі підйому тіла на максимальну висоту його кінетична енергія цілком перетворюється на потенційну енергію. Істинним є і зворотне: у разі вільного падіння тіла на Землю в ниж¬ній точці його потенційна енергія ціл-ком перетворюється на одна¬кову з нею за модулем кінетичну енергію.
Тіла можуть мати й потенційну, і кінетичну енергію одночас¬но. Напри-клад, у розглянутому нами прикладі в проміжних точках траєкторії тіло мало і потенційну, і кінетичну енергію.
- Суму потенційної та кінетичної енергій тіла називають ме¬ханічною ене-ргією.
Її зазвичай позначають літерою Е.
Нехай у замкненій системі тіл, у якій не діють сили тертя і від¬сутні непру-жні деформації, внутрішні сили в процесі взаємодії тіл здійснили роботу А. Ця робота приведе до зміни потенційної та кі¬нетичної енергій системи. Виразимо роботу внутрішніх сил систе¬ми через зміни її кінетичної та потенційної енергій:
A=Ek2-Ek1 i A=-(Ep2-Ep1)
Оскільки робота А — та сама, то, зрівнявши праві частини цих рівностей, дістаємо:
Ek2-Ek1=-(Ep2-Ep1).

Повну версію уроків можна отримати по замовленню! Звертайтесь!

 

Яндекс.Метрика >