Урок на тему "Закон сохранения энергии в механике".

10 класс

Тема: Закон сохранения энергии в механике.

Цель: обучающая: формирование представлений о сохранении и взаимном превращении потенциальной и кинетической  энергий в механических процессах, о работе силы трения, формирование знаний о законе сохранения энергии в механике как частном случае закона сохранения и превращения энергии; развивающая: формирование умений обобщать и систематизировать результаты наблюдений; воспитательная: воспитывать культуру общения, коммуникативные качества.

Оборудование: шарик на нити, брусок, прикрепленный к пружине, компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Ход урока

1.                 Организационный  момент.

2.                 Проверка домашнего задания. Разбор задач, вызвавших затруднения.

3.                 Актуализация опорных знаний.

1)                Что показывает энергия тела?

2)                Как определить изменение потенциальной энергии? Кинетической энергии?

3)                Какую систему тел называют замкнутой?

4)                Как определить потенциальную энергию упруго деформированной пружины? Тела поднятого над поверхностью Земли?

5)                Какие силы называют консервативными?

4.                 Изучение нового материала. (Фронтальная беседа.)

Обратимся к системе тел: Земля и тело, поднятое над Землей, земной шар и камень. Камень падает под действием силы тяжести. Силу сопротивления воздуха не учитываем.

Изменение кинетической энергии камня равно работе сил тяжести: .

Изменение потенциальной энергии равно работе сил тяжести, взятой с обратным знаком:                 

Работа силы тяжести, действующей со стороны камня на земной шар, практически равна нулю. Из-за большой массы земного шара его перемещением и изменением скорости можно пренебречь. Из формул следует, что                        

Равенство означает, что увеличение кинетической энергии системы равно убыли ее потенциальной энергии (или наоборот). Отсюда следует, что

,

или

.

Изменение суммы кинетической и потенциальной энергий системы равно нулю.

Полная механическая энергия Е равна сумме кинетической и потенциальной энергий тел, входящих в систему:

Так как изменение полной энергии системы в рассматриваемом случае согласно уравнению равно нулю, то энергия остается постоянной:

Закон сохранения механической энергии. В изолированной системе, в которой действуют только силы тяготения и силы упругости, механическая энергия сохраняется.

Закон сохранения механической энергии является частным случаем общего закона сохранения энергии.

Общий закон сохранения энергии. Энергия не создается и не уничтожается, а только превращается из одной формы в другую.

Учитывая, что в рассматриваемом конкретном случае
 и , закон сохранения механической энергии можно записать так:

или

Просмотр анимации «Закон сохранения механической энергии». Источник ЕК ЦОР.

На примере колебаний маятника рассматриваем, объясняем превращение потенциальной энергии в кинетическую.

Рассмотрев движение бруска, прикрепленного к пружине получим, что и для

 системы, состоящей из тела массой m горизонтально расположенной пружины, закон сохранения имеет вид:

Если, кроме сил тяготения и упругости, между телами системы действует сила трения скольжения, механическая энергия уменьшается. В результате действия силы трения скольжения тела нагреваются, т. е. механическая энергия частично переходит во внутреннюю энергию.

Видеоролик-анимация «Преобразование энергии при свободном падении в воздухе».

5.     Закрепление.

Экспериментальное задание. (коллективно-групповая работа) Определите мгновенную скорость движения шарика, подвешенного на нити, при прохождении им положения равновесия.

Решение задач в группах.

1)    Тело, брошенное под углом к горизонту, побывало на высоте 20 м дважды. Можно ли утверждать, что скорость тела, была при этом одной и той же? А модуль скорости? Считайте, что сопротивлением воздуха можно пренебречь.

2)    Камень брошен вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На какой высоте кинетическая энергия камня равна его потенциальной?

3)    Тело свободно падает с высоты 15 м над землей. Какую скорость оно будет иметь в тот момент, когда его кинетическая равна потенциальной?

4)    Пуля массой 10 г влетает в доску толщиной 5 см со скорость 800 м/с и вылетает из неё со скоростью 100 м/с. Какова сила сопротивления, действующая на пулю внутри доски? (Ответ:63 кН)

Обсуждение и защита результатов.

6.     Рефлексия.

1)    В чем заключается закон сохранения энергии?

2)    Какую задачу, представленную на уроке, вы считаете наиболее интересной?

3)    Какую задачу вы считаете слишком сложной?

4)    Что запомнилось из урока?

7.     Домашнее задание. Выучить параграф 45 учебника, решить задачи А1, А3, стр148.