МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДУВАНСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ

филиал ГБПОУ ДУВАНСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ с.ЯРОСЛАВКА РБ

Методическая разработка урока по физике

«Закон сохранения механической энергии».

Преподаватель:

Смольников В.А.

2018 год

Название урока: «Закон сохранения механической энергии».

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Цели урока:

1. Раскрыть сущность закона сохранения и превращения энергии в

механических процессах.

2. Обозначить границы его действия.

3. Показать практическое значение закона.

4. Развивать коммуникативные умения в процессе коллективной работы.

5. Формирование навыков самостоятельного поиска необходимого материала,

решение задач, закрепление ранее изученного материала, умение применять закон

для описания движения тел в системе.

Методы обучения: Репродуктивный, частично-поисковый.

Форма организации работы в классе: фронтальная, индивидуальная, коллективная.

Средства обучения:

Компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Этапы урока

1)

Организационный этап (1 минута)

2)

Подготовка к основному этапу усвоения учебного материала (10 минут)

3)

Усвоение новых знаний (20 минут)

4)

Закрепление и применение новых знаний (10 минут)

5)

Подведение итогов занятия (3 минуты)

6)

Домашнее задание (1 минута)

Ход урока

1) Организационный этап

Взаимное приветствие обучающихся и преподавателя.

Проверка готовности обучающихся к уроку.

2)Подготовка к основному этапу усвоения учебного материала

Преподаватель объявляет тему и цель урока. Записывается тема урока на доске.

Далее идет краткое повторение изученного материала.

2.1 Один обучающийся решает на доске задачу

Задача: Одно и то же тело массы

m

поднимают дважды так, как показано на рисунке.

Найти отношение работ по поднятию этого тела

1

2

Ѵ

v

2.2 В это время с группой проводится фронтальный опрос:

а) Сформулировать определения кинетической энергии тела и потенциальной

энергии тела.

б) Сформулировать теорему о кинетической энергии тела.

в) В чем состоит сходство и различие между кинетической и потенциальной

энергиями.

г) Может ли потенциальная энергия быть отрицательной.

е) Чему равна работа силы упругости, если тело на пружине вернулось в

первоначальное положение (демонстрируется опыт).

Вопрос: Медведь – большой любитель меда. Чтоб уберечь от разорения медведем

дупло, в котором поселились дикие пчелы, над дуплом подвешивают на веревке бревно.

Подбираясь к дуплу, медведь наталкивается на бревно и отталкивает его в сторону, а

бревно, как маятник, возвращаясь в положение равновесия, ударяет медведя. Все сильнее

и сильнее толкает медведь бревно и все больнее и больнее ощущает ответный удар. И так

до тех пор, пока обессиливший медведь не упадет на землю. Кто свалил медведя?

Далее проверяется решение задачи на доске.

Решение: Из графика следует, что тело 1 двигалось равномерно, а тело 2 –

равноускоренно. Это возможно при условии, что на тело 1 действовала подъемная сила,

равная сила тяжести – mg, а подъемная сила, действовавшая на тело 2, превышала силу

тяжести: m(g+а)=m(g+

v

2t

). Пути, пройденные телами в обоих случаях, равны.

Следовательно, работы по поднятию тел относятся, как и силы, действовавшие на них:

А

2

А

1

=

1

+

а

g

=1+

2

>¿

v

¿

3)Усвоение новых знаний

Преподаватель: Ребята я предлагаю вам небольшую самостоятельную работу с

учебником. Опираясь на свои знания и используя §45, выведите закон сохранения

механической энергии.

Обучающиеся самостоятельно работают на местах ( самостоятельную работу отводится

3-4 минуты).

К доске вызываю одного обучающегося для вывода закона сохранения механической

энергии на примере падения тела под действием силы тяжести.

Система тел: Земной шар и тело, поднятое над землей

(замкнутая система)

А

(

работасилы тяжести

)

=

∆ Е

к

А

(

работасилы тяжести

)

=−

∆ Е

р

∆ Е

к

=−

∆ Е

р

Е

к 1

+

Е

р 1

=

Е

к 2

+

Е

р2

-Закон сохранения механической

энергии

В ходе вывода закона сохранения энергии задаются вопросы:

2t

t

t

g

mg

1) Какая система называется замкнутой? Можно ли выбрать ее из одного объекта-

падающего тела?

2) Какие силы называются консервативными? Диссипативными? Привести примеры этих

сил.

3) Что называется полной механической энергией?

4) При каких условиях полная механическая энергия сохраняется?

5) Сформулировать закон сохранения механической энергии.

Преподаватель: Впервые вопрос о существовании энергии возник еще в середине 18-ого

века. Ученые долго не могли понять, почему «живая сила», так называли в то время

механическую энергию, способна сохраняться.

Сегодня на уроке нам предстоит выяснить: Всегда ли выполняется закон сохранения

механической энергии?

Проведем экспериментальную проверку закона сохранения механической энергии

при движении тела в поле силы тяжести.

Оборудование: Лаборатория L-микро(пластина стальная, платформа стартового

устройства, оптоэлектрический датчик, блок питания, измерительный блок L-микро).

Весы с цифровой индикацией.

Описание работы: На вертикально расположенной металлической доске

устанавливается пусковое устройство, в 40-60 см под ним размещается оптоэлектрический

датчик.

Стальная пластина первоначально удерживается пусковым устройством, при падении

пролетает через створ оптоэлектрического датчика, что позволяет измерить ее скорость

движения.

На экране компьютера появляется значение времени, в течение которого пластина

перекрывает ось датчика.

Скорость пластины v =

l

Δt

, где l – длина стороны пластины, Δt – измеряемый

интервал времени.

Опыт проводим 5 раз для того, чтобы получить среднее значение скорости движения

тела

v

ср

=

v

1

+

v

2

+

…

+

v

5

5

Измеряем высоту, с которой падает пластина(расстояние от оптоэлектрического датчика

до центра пластины, подвешенной к пусковому устройству).

Сравниваем полученные значения потенциальной и кинетической энергий.

Для проведения эксперимента к доске вызываются два обучающихся.

Вопросы, задаваемые обучающимся в ходе проведения эксперимента:

1) Какие превращения энергии происходят при падении стальной пластины в поле силы

тяжести.

2) Записать закон сохранения энергии для данного случая.

3) Чтобы проверить выполнение закона сохранения энергии какие величины нужно

измерить?

Обучающийся измеряют высоту, с которой падает пластина и скорость пластины при

прохождении оптоэлектрического датчика, массу стальной пластины. Делают вычисления

и проверяют равенство потенциальной и кинетической энергии. Анализируя результаты,

ученики отмечают совсем небольшое расхождение в правой и левой частях равенства и

формулируют вывод: При проведении эксперимента получили, что потенциальная

энергия пластины в верхней точке и кинетическая энергия в нижней точке приблизительно

одна и та же.

Преподаватель: Ребята, мы видим, что закон сохранения механической энергии

подтверждается экспериментально.

Далее обсуждаем вопрос, почему в нашем эксперименте мы не получили точного

равенства?

Ответ обучающихся: В реальных условиях необходимо учитывать силу сопротивления

воздуха, поэтому потенциальная энергия в верхней точке будет больше кинетической

энергии в нижней точке на величину, равную работе, совершаемой силой сопротивления.

На доске записывается формула:

А

Ϝ

тр

=

Е

2

−

Е

1

(работа силы трения равна изменению полной механической энергии).

Далее записываем полную формулировку закона:

Полная механическая энергия сохраняется, если система находится в поле действия

консервативных сил и между частями системы не действуют диссипативные силы,

если данное условие не выполняется, то приращение энергии равно работе

неконсервативных и внутренних диссипативных сил.

ΔЕ=

А

тр

+

А

внеш

Далее ребятам предлагается самостоятельная работа: Убедится в справедливости закона

сохранения механической энергии на примере движения тела, брошенного вертикально

вверх.

YѴ

А, В

Ѵ

0

g

А

А, В- точки нахождения тела, точка А расположена на нулевом потенциальном уровне,

точка В выбрана произвольно.

Е

А

=

Е

к

+

Е

п

=

mѴ

0

2

2

Е

в

=

Е

к

+

Е

п

=

mѴ

2

2

+mgh=

mѴ

2

2

+mg

Ѵ

0

2

−

Ѵ

2

2 g

=

mѴ

0

2

2

.

Е

А

=

Е

В

4)Закрепление и применение полученных знаний

Задание: Используя данные эксперимента, постройте графики зависимости

потенциальной, кинетической и полной механической энергии системы от времени.

Е

к

=

m v

2

2

=

m

( ¿)

2

2

Е

р

=

mgh

=

mg

(

H

−

g t

2

2

)

Е

полная

=

const

При построении графиков обучающиеся используют численные значения,

полученные в эксперименте.

Задача: Тело массой m падает на землю за время t. При ударе о поверхность выделилась

энергия ΔЕ. Найти высоту, с которой падало тело, и высоту, на которую оно поднялось

после удара.

Решение: Высоту, с которой падало тело, определим из уравнения

h

1

=

g t

2

2

. После

удара первоначальная механическая энергия уменьшилась на ΔЕ, т. е

Е, Дж

Е

полная

mgH

Е

к

Е

р

t,с

Е

2

=

Е

1

- ΔЕ=mg

h

1

-ΔЕ= m

( ¿)

2

2

- ΔЕ. Тогда по закону сохранения энергии:

Е

2

= mg

h

2

,

h

2

=

g t

2

2

-

ΔЕ

mg

.

5) Подведение итогов урока.

Происходит оценка работы группы и каждого отдельного обучающегося в ходе урока.

Выставляются оценки.

6)Домашнее задание.

§ 45, задачи(1-4) стр.154 (задачи для самостоятельного решения)

Задание: используя данные эксперимента, постройте графики зависимости

потенциальной, кинетической и полной механической энергий системы. от высоты тела

Источники:

1. Учебник физики 10 класс Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий, М.

«Просвещение» 2014 г.

2. Физика. Механика. 10 класс под редакцией Мякишева Г.Я. 2010 г.