Название работы: Методическая разработка урока по теме «Закон сохранения энергии»

Министерство образования и науки Красноярского края

краевое государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Канский технологический колледж»

Дисциплина: Естествознание (Физика)

Название работы: Методическая разработка урока

по теме «Закон сохранения энергии»

Автор работы

, преподаватель

Место выполнения

«Канский технологический колледж», г. Канск

2015г.

Тема занятия: Закон сохранения энергии

Тип: Комбинированный урок

Вид: практическое занятие

Цель:

Раскрытие обучающимися, в ходе занятия, смысла закона сохранения энергии, получение сведений о границах его применимости, приобретение умения описывать преобразования энергии при движении тел.

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. Развивать умение грамотно выражать свои мысли, строить логически выдержанный рассказ.

Продолжать работать над совершенствованием качеств, отражающих отношение к другому человеку: дисциплинированность, вежливость, добросовестность

Оборудование и технические средства

оборудование: мультимедийный проектор; таблица “Движение жидкостей по трубам. Закон Бернулли”; физические приборы: листок бумаги, укрепленный в штативе.

План урока

№	Содержание	Деятельность	Время (мин)
1	Орг. момент	Взаимные приветствия Фиксация отсутствующих; Организация внимания и внутренней готовности.	3
2	Оптимизация познавательной деятельности	Организация работы с дидактическим материалом, направленной на выяснение степени усвоения заданного на дом материала, определение типичных недостатков в знаниях и их причины, ликвидация обнаруженных недочетов.	10
3	Объяснение нового материала	Применение научного метода исследования: проблема, гипотеза, проверка гипотезы, анализ.	15
4	Примеры проявления закона сохранения энергии	Мультимедийный просмотр, конспектирование, Сообщения учащихся	15
6	Первичное закрепление и самостоятельное усвоение новых знаний	Решение задач у доски с комментарием - преподаватель, самостоятельно - студенты. Консультация преподавателя.	40
7	Итог урок	Рефлексия: заполнение листов	5
8	Домашнее задание	Запись на доске, комментарий преподавателя	2

1.Организационный момент

Взаимные приветствия преподавателя и студентов.

2. Оптимизация познавательной деятельности

(Организация работы с дидактическим материалом)

- В начале занятия я предлагаю Вам поработать с карточками, показать глубину и осознанность знания изучаемой темы.

После отведенного времени, карточки с ответами сдаются преподавателю. Правильные ответы демонстрируются на слайде.

КАРТОЧКА 1 вариант Ф. И.

Обозначение физических величин	Название	Единица измерения СИ	Формулы
А
	Энергия		-
Fтяж		H
	Сила упругости		= - k x
	Сила трения		F = …mg
Ер	Потенциальная энергия тела поднятого над Землей	Дж	Ер=…
	Потенциальная энергия упруго деформированного тела		….= k x2/2
Ек			…=mv2/2
	Теорема о потенциальной энергии
	Теорема о кинетической энергии

КАРТОЧКА 2 вариант Ф. И.

Обозначение физических величин	Название	Единица измерения СИ	Формулы
	Механическая работа
	Энергия
	Сила тяжести
	Сила упругости
	Сила трения
	Потенциальная энергия тела поднятого над Землей
	Потенциальная энергия упруго деформированного тела
	Теорема о потенциальной энергии
	Теорема о кинетической энергии

Выяснение темы занятия:

Итак, друзья, из только что проведённого опроса по карточкам, вы можете определить тему нашего занятия. Что же это за тема? (Компетентность - распознавание типа задачи и раздела физики, к какому она относится)

3. Объяснение нового материала "Закон сохранения энергии"

(Объяснение преподавателя с мультимедийным показом слайдов, конспектирование основного материала).

П. 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.

- А как изменяется энергия при взаимодействии тел, образующих замкнутую систему?

Гипотеза:

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

- Давайте проверим выдвинутую гипотезу.

(Объяснение преподавателя)

П. 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.

Вопрос: Подтвердилась ли наша гипотеза?

Ответ. Да, конечно

П. 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.

Закон сохранения энергии выполняет в природе роль своеобразного “главного бухгалтера” Вселенной. Он в каждом явлении строго учитывает приход энергии и следит за тем, чтобы расход точно соответствовал приходу. Если баланс не сходится, то он сразу подает тревожный сигнал. Такой сигнал физики принимают как признаки того, что обнаружилось какое-то новое, не известное ранее явление.

Примеры проявления закона сохранения энергии

- 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 Н) – 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.

-Рассмотрим закон сохранения механической энергии на примере колебаний нитяного маятника (видео).

Техническое сопровождение через мультимедийный просмотр

Вопрос: Какие превращения энергии происходят при движении маятника Максвелла?

Ответ на вопрос после просмотра видео “маятник Максвелла”

Техническое сопровождение через мультимедийный просмотр

-Применим закон сохранения энергии и к движению жидкости и газа. Из этого закона следует, что в местах потока жидкости (или газа), где скорость ее движения, а вместе с ней и кинетическая энергия меньше, потенциальная энергия должна быть больше. Что это за потенциальная энергия? Если поток жидкости горизонтален, то энергия взаимодействия жидкости с Землей будет везде одинаковой. Поэтому речь здесь может идти только о потенциальной энергии упругого взаимодействия частей жидкости друг с другом. Эта энергия обусловлена существованием в жидкости давления, вызванного незначительным ее сжатием. Там, где потенциальная энергия больше, больше сжатие и соответственно связанное с ним давление.

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. петербургским академиком Даниилом Бернулли и носит название закона Бернулли. Справедлив этот закон как для жидкостей, так и для газов. Закон Бернулли можно продемонстрировать на простом опыте.

Возьмем листок бумаги и начнем дуть вдоль его верхней поверхности. (См. рис 48 стр.96 в учебнике) Мы увидим, что бумага начнет подниматься вверх.

Вопрос. Почему это происходит?

Ответ. Это будет происходить из-за того, что давление в струе воздуха над листом бумаги меньше, чем под листом, где воздух спокоен. Действующая снизу преобладающая сила давления и заставит лист подниматься.

Вопрос. Объясните и возникновение подъемной силы, действующей на крылья самолета, используя таблицу?

Ответ. Каждое крыло у самолета в сечении имеет несимметричную форму. Поэтому при движении самолета воздушный поток обтекает крыло так, что из-за разной скорости обтекания крыла сверху и снизу давления под крылом и над крылом также оказываются различными. Давление над крылом оказывается меньше давления над крылом. Благодаря этому и возникает сила, поднимающая самолет в воздух.

П. Теория возникновения подъемной силы крыла самолета была разработана русским ученым Николаем Егоровичем Жуковским (1847-1921).

Зависимость давления в потоке жидкости (или газа) от скорости ее течения, (там где эта скорость больше, давление меньше, и наоборот) являющаяся следствием закона сохранения энергии, находит широкое применение в различных устройствах: пульверизаторе, водоструйном насосе, карбюраторе. (См. таблицу в учебнике)

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 в целом. Проиллюстрируем это двумя примерами один из которых как раз относится к микромиру, а другой – к мегамиру.

Проявление закона сохранения энергии в микромире и макромире (сообщения студентов, конспектирование )

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!

6. Решение задач

П. Изучив закон сохранения энергии и его проявления в природе, предлагаю Вам практически убедиться в справедливости данного природой закона.

Преподаватель подробно(пошагово) показывает решение разных типов задач на доске.

Задача 1. 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 : Еп1= mgh1

При этом его кинетическая энергия Ек1 равна нулю.

На высоте h2 потенциальная энергия равна Еп2= mgh2

Кинетическая энергия Ек2 на высоте h2 : Ек2= mv2/2

Согласно закону сохранения энергии

Ек1+ Еп1= Ек2+ Еп2

или

откуда

Задача 2. По склону горы длиной 500 м скатываются санки массой 60 кг с высоты 10 м. Определите среднюю силу сопротивления при скатывании санок, если у основания горы они имели скорость 8 м/с. Начальная скорость санок равна нулю.

Решение:

По закону сохранения энергии:

Задача 3. Пуля, летевшая горизонтально со скоростью 40 м/с, попадает в брусок, подвешенный на нити длиной 4 м, и застревает в нем. Определить угол, на который отклонится брусок, если масса пули 20 г, а бруска 5 кг.

Решение:

П. Если все понятно и вопросов не возникает, я предлагаю перейти к самостоятельному решению задач. Можете работать в паре, обращаться к преподавателю, главное условие, не переходить к следующей задачи, если непонятно, как решать предыдущую. Ваша главная задача оценить, насколько каждый усвоил тему и готов к решению различных типов задач.

Задачи для самореализации.

1.Маленький шарик массой m =20 г висит на невесомой нерастяжимой нити, закрепленной на горизонтальной тонкой оси. Длина нити L=20 см. Какую минимальную скорость V0 надо сообщить шарику для того, чтобы он совершил полный оборот вокруг оси в вертикальной плоскости? (Сопротивлением воздуха пренебречь).

2.Мяч массой m брошен вертикально вверх с начальной скоростью. Каково изменение импульса мяча за время от начала движения до возвращения в исходную точку, если сопротивление воздуха пренебрежимо мало? (ось Оу направлена вверх).

3.Мальчик на санках общей массой 50кг спустился с ледяной горы. Коэффициент трения при его движении по горизонтальной поверхности равен 0,2. Расстояние, которое мальчик проехал по горизонтали до остановки, равно 30 м. Чему равна высота горы? Считать, что по склону горы санки скользили без трения.

4.Автомобиль массой m=1000 кг подъезжает со скоростью V1=20 м/c к подъему высотой h=5 м. В конце подъема его скорость уменьшается до V2=6 м/c. Каково изменение механической энергии автомобиля?

Преподаватель консультирует, фиксирует решения студентов, ставит оценки.

7. Рефлексия

Проанализируйте движение своих мыслей, чувств, ощущений, которые у вас возникли в течение урока.

(Каждому учащемуся предлагается закончить одно из следующих предложений)

Я сегодня на занятии узнал о…

Мне понравились на уроке моменты…

Я чувствую себя..

Я хотел бы узнать по данной теме о..

Мне не понравилось..

Я узнал на занятии новое о…

По данной теме мне хотелось бы узнать еще о…

Мне было сегодня на занятии..

Мое состояние сейчас я оцениваю, как…

Урок был…

8. Домашнее задание: записи конспекта, индивидуальные задания.

Используемая литература

1. и . Учебник физики 10 класс. М.: Просвещение, 2012г.

2.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, 2012 г.

3.. Справочные материалы Учебное пособие для учащихся. М.: Просвещение, 1985 г.

4. . Физика: Большой справочник для поступающих в вузы М.: Дрофа, 2010 г.

Пояснительная записка

Занятие проводилось в Канском технологическом колледже со студентами группы 1 курса, социально-экономического профиля, обучающимися по специальности 100120 Сервис на транспорте, 080114 Экономика и бухгалтерский учет (по отраслям).

Это пятое занятие в теме Механика.

Одна из главных тенденций современного учебного процесса – обучение в деятельности. «Развитие и образование ни одному человеку не могут быть даны или сообщены. Всякий, кто желает к ним приобщиться, должен достигнуть этого собственной деятельностью, собственными силами, собственным напряжением».

Практическое занятие "Закон сохранения энергии". – это обучение в деятельности, проведение такого занятия способствует формированию общих компетенций студента. На занятии студенты имеют большие возможности для развития познавательных и творческих способностей, а также умений самостоятельно пополнять знания.

На данном занятии мыслительный процесс выступает в двух аспектах: как результат изучения учебного материала и как процесс усвоения.

Изучение закона сохранения энергии, его использование для объяснения и предсказания многих явлений, а также для решения задач рациональным способом помогает в формировании научного мышления обучающихся. При изучении закона сохранения энергии применяются знания из других разделов физики и из других учебных дисциплин, что значительно расширяет кругозор студентов, позволяет применить закон сохранения энергии в других новых ситуациях на новом уровне.

Самоанализ занятия

1. Содержание, методы и приемы занятия подчинены требованиям, предъявляемым программой (на основе стандарта) к знаниям учащихся о физических законах, явлениях, величинах. Эти требования и определили структуру занятия.

2. На занятии реализованы основные принципы дидактики: научность, доступность, систематичность и последовательность. Присутствует связь теории с практикой.

3.Форма занятия – система организации, внутренняя структура, определенный порядок проведения выбрана правильно. Она рассчитана на коллективное, публичное обсуждение проблемы, активное взаимодействие слушателей, самостоятельную работу, нацелена на правильное понимание содержания изучаемой темы. Процесс изучения материала (теория, практика) происходил в совместной деятельности – это главный акцент занятия.

4.Присутствует взаимосвязь фронтальной, групповой и индивидуальной работы на уроке; рациональное чередование различных видов деятельности.

5.Заложен дифференцированный подход к обучающимся в соответствии с их уровнем и подготовленностью к усвоению учебного материала.

6. Наглядные пособия, технические средства обучения, используемые на занятии, позволили существенно повысить эффективность восприятия материала.

7. Применены рациональные методы контроля оценки знаний и умений обучающихся.

8. Цели и задачи занятия успешно решены.

9. Занятие построено с учетом валеологических требований к уроку.