Обобщающий урок по физике

«Применение закона сохранения энергии в механических процессах.

Лабораторная работа№2 «Проверка закона сохранения энергии»

Харисова Г.Р.,
учитель физики МБОУ СОШ №6 города Азнакаево
Пояснительная записка к уроку
Одной из актуальных проблем образования в настоящее время является развитие познавательных способностей личности. Решение данной проблемы требует применения новых технологий. Одной, из которых может являться технология проблемно-поисковых методов обучения. Проблемное обучение следует вести по следующим направлениям: 1. Проблемные вопросы; 2. Проблемные задачи; 3. Проблемный эксперимент. Проблемное обучение начинается с организации проблемной ситуации. При использовании проблемных ситуаций учителю необходимо все время давать возможность ученикам высказывать свои гипотезы по поводу решаемых задач или поставленных опытов. Применение такой технологии позволяет вовлечь учащихся в продуктивную познавательную деятельность при решении физических задач. Примером использования данной технологии может служить обобщающий урок
«Применение

закона

сохранения энергии в механических процессах».

Дидактическая цель урока
: осмысление практической значимости, пользы приобретенных знаний и умений по теме «Закон сохранения энергии в механике» и практическое ее применение.
Задачи урока:
образовательные: сформировать умение применять полученные знания по теме в новых ситуациях; развивающие: создать условия для развития исследовательских и творческих навыков, умений сопоставлять различные точки зрения, выделять главное, делать выводы; воспитательные: воспитание настойчивости и целеустремленности в овладении знаниями; создать условия для повышения интереса к углублению и расширению знаний.
Тип урока:
комплексное применение знаний.
Форма организации
: фронтальная, групповая, индивидуальная.
Место урока в учебной программе
: урок проводится после изучения темы «Законы сохранения энергии в механике».

Аудитория
: учащиеся 10 класса, изучение физики проводится на базовом уровне.
Оборудование
: штативы, пружина, наклонная поверхность, динамометр, шарик, брус, секундомер, метр, теннисный мячик, электронные весы.
ЭТАПЫ УРОКА
1. Организационный момент. 2. Мотивация и целеполагание. 3. Актуализация знаний. 4. Применение знаний и умений: решение качественных, количественных и экспериментальных задач, мысленный эксперимент, лабораторная работа. 5. Подведение итогов урока и рефлексия. 6. Информация о домашнем задании.
Мотивация

Учитель.
Подсказка: на доске приведено высказывание немецкого ученого Германа Гельмгольца: «Энергия не исчезает и не создаётся вновь, но энергия одного вида переходит в эквивалентное количество энергии другого вида». О каком законе идет речь? Предлагает сформулировать тему и цель урока
Тема урока:
«Применение закона сохранения энергии в механических процессах».
Цель урока:
Научиться применять закон сохранения энергии при решении физических задач и при выполнении практической задачи удостовериться в правильности закона.
Актуализация знаний
: 4 столам раздать листы формата А3 На верху листа написаны слова: (генерирование идей) 1 группа «Энергия» 2 группа «Импульс» 3 группа «Сохранение импульса» 4 группа «Сохранение энергии» По краям пишут, рисуют, свои идеи все ученики, потом в центре записывают основные идеи команды.(5 минут) Заслушиваем презентации команд (1-1,5 минуты на каждую команду)
Физ. диктант командам.(Приложение 1) 1 группа. (Сохранение энергии) 2 группа. (Сохранение импульса) 3 группа (Энергия) 4 группа (Импульс) На листах задания.
Применение знаний и умений: решение качественных, количественных

и экспериментальных задач, мысленный эксперимент, лабораторная

работа.
На группы раздается листы с лабораторными работами (у каждой группы своя работа). Группа разрабатывает лабораторную работу и делает общий отчет на бланке по лабораторной работе. Презентует каждая группа свою работу по доказательству закону сохранения энергии.(Приложение 2)
Решение задач
: (Приложение 3) Задача 1.В каком направлении надо бросить мяч с высоты h, с начальной скоростью V 0 , чтобы он упал на Землю с максимальной скоростью? А) вертикально вверх Б) вертикально вниз В) горизонтально Учитель предлагает учащимся, не решая задачу попробовать предположить вариант правильного ответа. После высказанных предположений учащиеся приступают к проверке высказанных гипотез, применяя закон сохранения энергии. Групповая форма работы. Каждая группа представляет решение одной ситуации. Результаты решений каждой группы записываются на доске. Учащиеся делают вывод: во всех трёх случаях результат должен быть одинаковым. Модуль скорости в момент падения не зависит от направления начальной скорости. Задача 2.Автомобиль, двигавшийся со скоростью 10м/с начал экстренное торможение. Найти тормозной путь автомобиля, если тормозной путь шин о дорогу равен 0,4. Учащиеся решают задачу, применяя закон сохранения энергии, и получают результат S=V 0 2 /2µg. Решение задачи записывается на доске. Задача 3. Какое из приведенных ниже выражений может соответствовать закону сохранения механической энергии? А) F∆t=mv 2 -mv 1 Б) A=mgh 2 -mgh 1
В) mgh=mv 2 /2 Г) A=mv 2 2 /2 - mv 1 2 /2 Задача 4.Какую из вершин тележка сможет преодолеть после спуска с «горки», если потерями энергии можно пренебречь? Начальная скорость тележки равна нулю. А) Только I Б) I и II В) I и III
Подведение итогов урока и рефлексия.
Учитель:
Какие

выводы

по

уроку

вы

бы

сделали? Что на ваш взгляд было важным,

главным и полезным на уроке?
Выводы учащихся могут быть такими:  Важно знать, что тормозной путь пропорционален квадрату начальной скорости, чем больше скорость, тем больше тормозной путь. Вот почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом.  Знание закона сохранения может пригодиться в повседневной жизни, (может уберечь от травматизма).  Использование закона сохранения энергии намного упрощает решение задач.  Все задачи, решенные во время урока, убеждают в том, что закон сохранении энергии выполняется в любом случае.
Информация о домашнем задании
(Приложение 4)
Задача-исследование
. После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».
Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во сколько раз высота подъёма легкого мячика больше первоначальной?

Исследуйте явление.
Приложение 1 Листы на физ. диктант.(2 и 4 группам) понятия формулы Физическая величина единица измерения 1 Быстрота движения скорость 2 p=mv кг*м/с
3 В замкнутой системе сумма импульсов сохраняется m 1 v 01 - m 2 v 02 - m 1 v 1 - m 2 v 2 - 4 m 1 v 1 +m 2 v 2 =(m 1 +m 2 )v v 1 - v 2 - 5 Величина характеризующая инертность тела кг понятия формулы Физическая величина единица измерения 1 Быстрота движения скорость 2 p=mv кг*м/с 3 В замкнутой системе с у м м а и м п у л ь с о в сохраняется m 1 v 01 - m 2 v 02 - m 1 v 1 - m 2 v 2 - 4 m 1 v 1 +m 2 v 2 =(m 1 +m 2 )v v 1 - v 2 - 5 Величина характеризующая инертность тела кг Листы на физ. диктант.(1 и 3 группа ) понятия формулы Физическая величина единица измерения 1 Энергия движения
2 E=mgh 3 Энергия упруго деформированного тела 4 E k1 +E p1 =E k2 +E p2 5 В открытой системе энергию можно потратить на работу, внутреннюю энергию и тепло кг понятия формулы Физическая величина единица измерения 1 Энергия движения 2 E=mgh 3 Энергия упруго деформированного тела 4 E k1 +E p1 =E k2 +E p2 5 В открытой системе энергию можно потратить на работу, внутреннюю энергию и тепло Приложение 2 Ф.И.О. оценка
Лабораторная работа №2 “Экспериментальное изучение закона сохранения

механической энергии”


Оборудование:
штатив с муфтой и перекладиной, динамометр, 2 груза.
Цель работы:
состоит в сравнении изменений потенциальной энергии груза, приклепленного к пружине, и энергии пружины, растянутой под действием груза.
Теория:
Изменение потенциальной энергии груза по отношению к какой-то поверхности определяется изменением его высоты относительно этой поверхности: ΔЕ г =mgh 2 -mgh 1 =mgΔh (1) Изменение энергии пружины, если в исходном состоянии она не была деформирована, определяется ее величиной в растянутом положении: ΔЕ пр =кх 2 2 /2-0=кΔх 2 /2 (2) Если пружина удлиняется под действием падающего груза, то на основании закона сохранения энергии должно выполняться равенство ΔЕ г = ΔЕ пр
Ход работы:
1.На перекладине закрепляем верхнюю часть корпуса динамометра и закрепляем перекладину с помощью муфты на стержне. Динамометр вешается на перекладину за кольцо, которое непостредственно крепиться к корпусу динамометра. Таким образом, избегается касание грузами основания штатива. 2. Установливаем длинную линейку так, чтобы ее шкала располагалась возможно ближе к указателю динамометра. 3. Определяем положение указателя нерастянутой пружины динамометра на шкале –х 1 . 4. Подвесим к динамометру два груза и приподнимая их рукой, вернем пружину в нерастянутое состояние. Отпускаем грузы и заметьте по шкале положение указателя, соответсвующее максимальному удлинению пружины-х 2 . 5. Вычисляем удлинение пружины Δх=х 1 -х 2 . 6. Повторить опыт 5 раз и вычислить среднее значение удлинения Δх ср =(Δх 1 + Δх 2 + Δх 3 + Δх 4 + Δх 5 )/5. Изменение длины пружины соответствует изменению высоты грузов, поэтому Δх ср = Δh. 7. Определяем общую массу грузов и пользуясь формулой (1), вычисляем изменение потенциальной энергии грузов ΔЕ г . 8. Вычисляем по формуле (2) изменение энергии пружины. При этом учитываем, что жесткость пружины динамометра к=40Н/м. 9. Сравниваем изменение энергии грузов пружины и делаем вывод о сохранении полной механической энергии системы грузы-пружина. № опыта Х 1 ,м Х 2 ,м ΔХ, м ΔХ ср ,м ΔЕ г ΔЕ пр 1 2
3 4 5 Ф.И.О. оценка
Лабораторная работа №2 «Исследование механического движения с

учетом закона сохранения энергии. Определение продолжительности

полета шарика брошенного горизонтально»


Цель работы
: определить время полета шарика, брошенного горизонтально, применяя закон сохранения механической энергии.
Приборы и материалы:
два штатива универсальных с муфтой и лапкой; динамометр; металлический шарик; нить; весы с гирьками.
Теоретические сведения
Движение тела, брошенного горизонтально, является комбинацией горизонтального равномерного и вертикального равноускоренного движения. Поэтому время движения определяется свободным падением тела с высоты Н: а дальность полета S зависит от времени полета и горизонтальной скорости : В этой работе металлический шарик толкается растянутой пружиной динамометра. Крючок динамометра привязан к шарику нитью длиной 60-80 см (рис. 1). Рис. 1 В лапке одного из штативов закрепляют динамометр. Во втором штативе на такой же высоте, как и динамометр, закрепляют лапку. Установив шарик на краю лапки, штатив вместе с шариком отодвигают на такое расстояние, чтобы растянуть пружину динамометра до 4 Н, и отпускают шарик. Под действием силы упругости шарик приобретает скорости . Согласно закону сохранения механической энергии кинетическая энергия шарика изменяется от 0 до за счет работы силы упругости Fnp.сер х (где - среднее значение переменной силы упругости и х - величина растяжения пружины): Таким образом,
ХОД РАБОТЫ 1. Закрепить на штативах динамометр и лапку для шарика на одинаковой высоте Н = 15-20см от поверхности стола. Зацепить за крючок динамометра нитку с привязанным шариком. 2. Удерживая шарик на лапке, отодвигай штатив до тех пор, пока показатель динамометра равна 2,5 Н. Отпустить шарик с лапки и заметить место ее падения на столе. Опыт повторить 5 раз и определить среднее значение дальности полета шарика: 3. Измерить массу шарика т с помощью весов. 4. Измерить значение растяжения пружины х при силе упругости 4 Н. 5. Вычислить среднюю продолжительность полета шарика по формуле: № опыта S, м Sср, м m, кг х, м Fупр, Н tср, с 1 2,5 2 3 4 5 6. Сделать вывод. Ф.И.О. оценка
Лабораторная

работа

№2

«Исследование

движение

тела

брошенного

вертикально вниз с учетом закона сохранения энергии.»

Цель работы:
определить закон сохранения энергии, для тела брошенного вертикально вниз.
Приборы и материалы:
теннисный шарик, метр, весы.

Теория:
Тело находящаяся на высоте имеет потенциальную энергию, Е=mgh, при свободном падении тела с некоторой высоты, на высоте кинетическая энергия равна нулю. При ударе о землю тело обладает только кинетической энергией Е=mv 2 /2, но нет потенциальной энергии. Определяем скорость в конце движения тела, применяя формулы кинематики при свободном падении тела. Из формулы S=gt 2 /2, выражаем время падения. После определяем скорость по формуле: v=gt.
Ход работы:
1. Измеряем на электронный весах массу теннисного мяча. 2. Из высоты 1-1,5 м отпускаем теннисный мяч. 3. Из формулы S=gt 2 /2 выражаем время падения. 4. Определяем скорость при ударе о землю по формуле v=gt. 5. Вычисляем Е=mgh и Е=mv 2 /2, сравниваем полученные значения. 6. Заполняем таблицу. № опыта m, кг h, м v, м/с Е=mgh Е=mv 2 /2 Ф.И.О. оценка
Лабораторная

работа

№2

««Исследование

движение

тела

по

наклонной плоскости с учетом закона сохранения энергии.»

Цель

работы:
определить закон сохранения энергии, для тела движущегося по наклонной поверхности.

Приборы и материалы:
наклонная плоскость, секундомер, брусок, метр, весы.
Теория:
При движении по наклонной плоскости без начальной скорости, тело которое находящиеся на верхней точке траектории обладает только потенциальной энергии, свою энергию при движении меняет на кинетическую и потенциальную. Измеряя значения высоты, времени движения бруска, длины пройденного пути определяем значения данных энергий и проверяем справедливость закона сохранения энергии.
Ход работы:
1. Устанавливаем наклонную поверхность на высот 25- 30см от поверхности стола. 2. Измеряем массу бруска на электронных весах. 3. Отпускаем брусок и фиксируем время движения бруска. Опыт повторяем 5 раз. 4. Определяем среднее время движения по формуле t=(t 1 +t 2 +t 3 +t 4 +t 5 )/5 5. По формуле S=at ср 2 /2, выражаем а=2S/ t ср 2 6. По формуле v=at ср вычисляем среднюю скорость движения. 7. Определяем потенциальную энергию в начале движения на высоте h 1 , по формуле Е р =mgh 1 . 8. Определяем кинетическую и потенциальную энергии по формулам Е к =mv 2 /2 и Е р =mgh 2 . 9. Заполняем таблицу и делаем вывод. № опыта Масса бруска, m, кг Высота , h 1 , м Высота , h 2 , м Время, t, с Время, t ср , с Ускорение, а, м/с 2 Скорость, V,м/с Е р1 ,Дж Е р2 ,Дж Е к ,Дж 1 2 3 4 5 Приложение 3 Задача 1.В каком направлении надо бросить мяч с высоты h, с начальной скоростью V 0 , чтобы он упал на Землю с максимальной скоростью? А) вертикально вверх Б) вертикально вниз В) горизонтально Задача 2.Автомобиль, двигавшийся со скоростью 10м/с начал экстренное торможение. Найти тормозной путь автомобиля, если тормозной путь шин о дорогу равен 0,4. Задача 3. Какое из приведенных ниже выражений может соответствовать закону сохранения механической энергии?
А) F∆t=mv 2 -mv 1 Б) A=mgh 2 -mgh 1 В) mgh=mv 2 /2 Г) A=mv 2 2 /2 - mv 1 2 /2 Задача 4.Какую из вершин тележка сможет преодолеть после спуска с «горки», если потерями энергии можно пренебречь? Начальная скорость тележки равна нулю. А) Только I Б) I и II В) I и III Задача 1.В каком направлении надо бросить мяч с высоты h, с начальной скоростью V 0 , чтобы он упал на Землю с максимальной скоростью? А) вертикально вверх Б) вертикально вниз В) горизонтально Задача 2.Автомобиль, двигавшийся со скоростью 10м/с начал экстренное торможение. Найти тормозной путь автомобиля, если тормозной путь шин о дорогу равен 0,4. Задача 3. Какое из приведенных ниже выражений может соответствовать закону сохранения механической энергии? А) F∆t=mv 2 -mv 1 Б) A=mgh 2 -mgh 1 В) mgh=mv 2 /2 Г) A=mv 2 2 /2 - mv 1 2 /2 Задача 4.Какую из вершин тележка сможет преодолеть после спуска с «горки», если потерями энергии можно пренебречь? Начальная скорость тележки равна нулю. А) Только I Б) I и II В) I и III Приложение 4 После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».
Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во

сколько

раз

высота

подъёма

легкого

мячика

больше

первоначальной? Исследуйте явление.
После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».

Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во

сколько

раз

высота

подъёма

легкого

мячика

больше

первоначальной? Исследуйте явление.
После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».
Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во

сколько

раз

высота

подъёма

легкого

мячика

больше

первоначальной? Исследуйте явление
После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».
Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во

сколько

раз

высота

подъёма

легкого

мячика

больше

первоначальной? Исследуйте явление.
После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».
Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во

сколько

раз

высота

подъёма

легкого

мячика

больше

первоначальной? Исследуйте явление.
После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».
Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во

сколько

раз

высота

подъёма

легкого

мячика

больше

первоначальной? Исследуйте явление.
После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».
Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во

сколько

раз

высота

подъёма

легкого

мячика

больше

первоначальной? Исследуйте явление.
После отскока, теннисный мячик поднимается на высоту в несколько раз большую первоначальной. Это кажется «невероятным».
Не нарушается ли здесь закон сохранения энергии?

Во

сколько

раз

высота

подъёма

легкого

мячика

больше

первоначальной? Исследуйте явление.