Закон сохранения энергии

создать условия для формирования умений, обеспечивающих самостоятельное успешное применение закона сохранения механической энергии к решению задач на преобразование энергии придвижении тел; способствовать развитию умений самостоятельно выделять главное, обобщать и систематизировать имеющиеся знания.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«Закон сохранения энергии»

Тема урока «Закон сохранения механической энергии»

Тип урока: изучение нового материала

Технология урока: интерактивное обучение, дифференцированное обучение, проблемного обучения.

Цель урока: сформировать знания обучающихся о законе сохранения энергии и превращении одного вида энергии в другой; закрепить ранее изученные виды энергии: кинетическую, потенциальную.

Задачи: создать условия для формирования умений, обеспечивающих самостоятельное успешное применение закона сохранения механической энергии к решению задач на преобразование энергии придвижении тел; способствовать развитию умений самостоятельно выделять главное, обобщать и систематизировать имеющиеся знания.

Планируемые образовательные результаты:

1. Предметные: углубление знаний по содержанию закона и понятия "энергия", умение применять его для решения задач.

2. Метапредметные: формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами.

3. Личностные: готовность и способность к саморазвитию, самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений.

Основные термины, понятия: кинетическая энергия, потен-циальная энергия, нулевой уровень потенциальной энергии, полная механическая энергия, замкнутая система, закон сохранения энергии.

Оборудование: мультимедийный проектор, презентация,оборудование для демонстрации (металлический шарик, брусок, наклонная плоскость, мячик, нитяной маятник и штатив).

План урока:

1. Организационный этап (2 минуты)

2. Актуализация опорных знаний (6 минут)

3. Изучение нового материала (12 минут)

4. Закрепление нового материала (20 минуты)

5. Домашнее задание (2 минуты)

6. Рефлексия (3 минуты)

Ход урока:

1. Организационный этап. (2 минуты)

Взаимные приветствия преподавателя и обучающихся; фиксация отсутствующих; организация внимания и внутренней готовности.

2. Актуализация опорных знаний (6 минут)

Физический диктант

Преподаватель зачитывает вопросы, обучающиеся записывают ответы в своих тетрадях.

Сохранение скорости тела при компенсации внешних воздействий…(Инерция)
Две материальные точки равной массы движутся навстречу друг другу с равными по модулю скоростями. Чему равен импульс системы точек? (0)
Формула импульса (p = mv)
Система тел взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с другими внешними телами…(Замкнутая).
Изменение формы тела под действием приложенных сил…(Деформация).
Какой энергией обладает летящий самолет? (Кинетическая).
Формула. ( )
Энергия взаимодействия тел…(Потенциальная).
Формула. ( )
Явление, когда тело, двигаясь с ускорением свободного падения, не давит на опору…(Невесомость).
Формулапотенциальной энергией упругой деформации. ( )
Мера инертности...(Масса).
Скорость совершения работы…(Мощность).
Мера взаимодействия…(Сила).

1. Новый материал

Мы установили, что потенциальная энергия характеризует взаимодействующие тела, а кинетическая энергия – движущиеся тела. И потенциальная, и кинетическая энергии изменяются только в результате такого взаимодействия тел, при котором действующие на тела силы совершают работу, отличную от нуля.

Рассмотрим теперь вопрос об изменениях энергии при взаимодействиях тел, образующих замкнутую систему. Если несколько тел взаимодействуют между собой только силами тяготения и силами упругости и никакие внешние силы на них не действуют, то при любых взаимодействиях тел работа сил упругости и сил тяготения равна изменению потенциальной энергии, взятой с противоположным знаком.

А= - (Ер₂- Ер₁) (1)

Вместе с тем по теореме о кинетической энергии работа тех же сил равна изменению кинетической энергии.

А= Еk₁- Ek₂ (2)

Из сравнения равенств 1 и 2 видно, что изменение кинетической энергии тел в замкнутой системе равно по абсолютному значению изменения потенциальной энергии системы тел и противоположно ему по знаку

Еk₂ – Ek₁=-(Еp₂ – Ep₁)

Ek₁+Ep₁=Ek₂+Ek₂

Из последнего равенства следует, что

• Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается постоянной. Это утверждение называется закон сохранения энергии

• Сумма кинетической и потенциальной энергии тел называется полной механической энергией

Для полной механической энергии закон сохранения энергии имеет следующее выражение:

• Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.

Так как сумма кинетической и потенциальной остается постоянной, то в процессе движения системы всякое увеличение кинетической энергии должно сопровождаться соответствующим уменьшением его потенциальной энергии. Происходят, как говорят, превращения одного вида механической энергии в другую: кинетическая энергия может переходить в потенциальную, а потенциальная – в кинетическую.

2. Рассмотрим примеры

Пусть тело брошено вертикально вверх. Если начальное положение тело принять за нулевое, то вся механическая энергия тела в момент броска будет равна сообщенной ему кинетической энергии . По мере движения тела вверх его кинетическая энергия будет убывать, а потенциальная (из-за роста высоты h) – возрастать. В верхней точке траектории, где скорость тела равна нулю, вся энергия превратиться в потенциальную энергию mgH, где H – максимальная высота подъема. При этом по закону сохранения энергии = mgH. После этого тело начинает падать вниз, и все повторится в обратном порядке.

Итак, на основе закона сохранения энергии можно прийти к выводу: давление текущей жидкости больше в тех местах потока, в которых скорость ее движения меньше, и, наоборот, в тех местах, где скорость больше, давление меньше.

Эта закономерность была установлена в первой половине XVIII в. пербургским академиком Даниилом Бернулли и носит название закона Бернулли. Справедлив этот закон как для жидкостей, так и для газов. (Объяснение по таблице)

Закон сохранения энергии с одинаковым успехом применяется как в физике микромира – мира элементарных частиц, где законы Ньютона уже несправедливы, так и в физике мегамира – при изучении Вселенной вцелом. Проиллюстрируем это двумя примерами один из которых как раз относится к микромиру, а другой – к мегамиру.

3. Сообщения учащихся

Пример 1. При изучении в 20-х годах нашего века радиоактивного распада некоторых атомных ядер, сопровождающихся вылетом электронов, было обнаружено “нарушение” закона сохранения энергии: часть энергии куда-то исчезла. Было высказано предположение, что в микромире закон сохранения энергии не выполняется. Но несколько позже, в начале 30-х гг., известный физик-теоретик Вольфганг Паули, верящий в незыблемость закона сохранения энергии, предположил, что в этом распаде наряду с электронами и атомными ядрами, известными к тому времени, участвует еще одна, “новая” частица, которая и уносит недостающую энергию. Эту частицу назвали нейтрино, что в переводе с итальянского означает “нейтрончик”. Однако благодаря исключительно слабому взаимодействию этой частицы с веществом ее не удавалось зарегистрировать вплоть до 1953 г., когда она все-таки была обнаружена. Открытие нейтрино явилось триумфом закона сохранения энергии в микромире.

Пример 2. Чему равна полная энергия всей Вселенной? Чтобы ответить на этот вопрос, представим себе сначала, что все тела Вселенной разнесены на бесконечно большое расстояние друг от друга. Тогда гравитационного взаимодействия между ними не будет, и потому потенциальную энергию этого взаимодействия можно считать равной нулю. На самом деле силы тяготения стремятся сблизить тела, причем направлены эти силы, как мы знаем, в сторону уменьшения потенциальной энергии. Поэтому на любом реальном расстоянии друг от друга, меньшем бесконечности, потенциальная энергия гравитационного взаимодействия тел во Вселенной будет отрицательной. А раз так, то в сумме с остальными положительными энергиями тел Вселенной (кинетической и т.д.) она может дать нуль! Именно такое значение полной энергии Вселенной рассматривается в современной теории эволюции Вселенной. Согласно этой теории, наша Вселенная могла возникнуть из вакуума, и закон сохранения энергии (при энергии Вселенной, равной нулю) этому не препятствует!

Задача №138 из учебника физика 10 класс С.В.Громова.

Мальчик начинает скатываться на санках с горы высотой 20 м. С какой скоростью он минует высоту 10 м? Трением пренебречь.

Решение:

Потенциальная энергия тела на высоте h₁

Е_п1= mgh₁

При этом его кинетическая энергия Е_к1 равна нулю. На высоте h₂ потенциальная энергия равна

Е_п2= mgh₂

Кинетическая энергия Е_к2 на высоте h₂

Е_к2= mv²/2

Согласно закону сохранения энергии

Е_к1+ Е_п1= Е_к2+ Е_п2

или

откуда

4. Домашнее задание:

Используемая литература

1 О.Ф.Кабардин. Справочные материалы Учебное пособие для учащихся. М.: Просвещение, 1985 г.

2. И.Ю. Дик. Физика: Большой справочник для поступающих в вузы М.: Дрофа, 2000 г.

3. С.В. Громов. Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений М.: Просвещение 2007 г.

4. Физика, 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий (комплектация: два компакт-диска, на одном – дистрибутив образовательного комплекса, на другом – система программ “1С: Образование”). Министерство образования РФ, 2004 г.