Потенциальная энергия конспект урока 10 класс
Обновлено: 03.07.2024
Урок с применением здоровьесберегающих образовательных технологий
Цель урока: Способствовать формированию практических навыков и умений применять полученные раннее знания к решению физических задач.
знание и понимание смысла закона сохранения энергии и умение применять его для решения задач с использованием при необходимости справочных материалов, калькулятора, компьютера.
- Метапредметные:
формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами. - Личностные:
самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
убежденность в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества.
Тип урока: урок обобщения и систематизации учебного материала через применение знаний к новым ситуациям.
Вид урока: закрепление изученного материала.
Оборудование: мультимедийная доска, персональный компьютер, экран.
Методы и приёмы
Настрой на изучение нового материала. Подготовить учащихся к работе на уроке
Приветствие учащихся, проверка их готовности к уроку. Ознакомить их с критериями оценивания
Проверить исходный уровень знаний по пройденной теме
Тестирование некоторых учащихся, фронтальный опрос
Мотивация и целепологание
Сформулировать цель урока
Вывод на основе раннее, изложенной информации темы урока (слайд №1)
Усвоение новых знаний
Познакомиться с алгоритмом решения задач
Запись алгоритма решения задач на закон сохранения энергии (слайд №2)
Закрепить навык решения, развивать логику мышления
Решение задач у доски с комментариями
Проверка и коррекция знаний
Проверить усвоение знаний учащихся и скорректировать их
Учащиеся выполняют задачу своего варианта в паре (слайд №3) и проверяют вариант другой пары, сверяя с правильным решением в презентации
(слайд 4 и слайд 5)
Оценить свою работу,
Закрепить материал, пройденный на уроке
Запись домашнего задания
Подведение итогов урока
Оценить работу учащихся на уроке
Метод учебного поощрения. Метод контроля.
I. Организационный момент.
II. Актуализация знаний.
Для этого учитель вызывает одного человека к интерактивной доске, на которой предложен тест, состоящий из 6 вопросов (см. Приложение 1). Ещё 4 ученикам предлагается тест на распечатанных листах (см. Приложение 2).
В то время, пока учащиеся отвечают на вопросы тестов, все остальные участвуют во фронтальном опросе.
Вопрос учителя: Скажите, пожалуйста, что называется энергией, какой буквой она обозначается и в каких единицах измеряется?
Ответ учащегося: Энергия - способность тела совершать работу. Обозначается буквой E и измеряется в Джоулях.
Вопрос учителя: Какие виды энергии вы знаете?
Ответ учащегося: Существует два вида энергии: кинетическая и потенциальная.
Вопрос учителя: Какую энергии называют кинетической? От чего зависит эта энергия?
Ответ учащегося: Кинетической энергией называется энергия любого движущегося тела. Она зависит от массы данного тела и от квадрата скорости его движения ( ).
Вопрос учителя: Что произойдет с кинетической энергией, если массу тела увеличить в 2 раза? Скорость тела увеличить в 2 раза?
Ответ учащегося: При увеличении массы тела его кинетическая энергия увеличится в 2 раза, при увеличении скорости – в 4 раза.
Вопрос учителя: что называют потенциальной энергией и от чего она зависит?
Ответ учащегося: Потенциальная энергия определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. В первом случае она зависит от массы тела и высоты, на которую поднято это тело относительно другого ( . Например, мячик, поднятый на некоторую высоту относительно Земли, будет обладать потенциальной энергией, а относительно руки – нет. Во втором случае – от коэффициента жёсткости пружины и величины деформации ( ).
Вопрос учителя : что называют полной механической энергией?
Ответ учащегося : полной механической энергией называется сумма кинетической и потенциальной энергии.
Давайте теперь посмотрим, что нам ответил ученик у доски и поправим его, если есть неправильные ответы.
III. Мотивация и целепологание.
После того, как закончен опрос, учащимся предлагается рассказать о двух экспериментах, поставленных на кафедре.
1. На примере математического маятника рассказать, в каких точках и какой энергией будет обладать груз.
2. На примере аттракциона “Мёртвая петля” рассказать о видах энергии, которыми обладает тело, соскальзывающее по ней.
- Откуда берётся кинетическая энергия в нижней точке движения, а потенциальная энергия в верхней?
- Сколько раз за один период движения маятника тело обладает максимальной кинетической энергией?
- Почему в нижней точке движения тело не останавливается, а продолжает двигаться?
- Что можно сказать о полной механической энергии?
- Какая система является замкнутой и чего не должно быть в проведенных экспериментах, чтобы выполнялся закон сохранения энергии?
Историческая справка. В 1840 году врач-немец Роберт Майер, работая судовым врачом, решает помочь одному из матросов, которому стало плохо от жары. Он вскрывает больному вену, чтобы уменьшить избыточное кровяное давление, и обнаруживает, что вместо темной крови потекла алая!
Развивая свою идею, Майер изучил все известные ему превращения энергии — кинетической в потенциальную и обратно, механической энергии во внутреннюю и внутренней — в механическую, рассмотрел электрическую и химическую энергии. Не зная о работе Майера, через несколько лет после выхода ее в свет закон сохранения энергии сформулировали английский физик Джеймс Джоуль и немецкий ученый Герман Гельмгольц, который дал наиболее точную его формулировку.
IV. Усвоение новых знаний.
Целью нашего сегодняшнего урока является научиться применять закон сохранения энергии для решения практических задач. В это нам поможет алгоритм решения подобных задач (Слайд 2).
V. Решение задач.
На листах, выданных Вам перед началом урока (см. Приложение 3), представлены типовые задания по этой теме. Давайте их разберём.
VI. Проверка и коррекция знаний.
После решения задач у доски, учащихся нужно разбить на пары, и каждой паре дать задачу для самостоятельного решения. Условие задачи записано на доске (слайд 3). После этого, учащиеся обмениваются тетрадями с соседними парами и проверяют правильность решения задач, сверяя с решением, представленным на слайде (слайд 4 и слайд 5). Если задача решена правильно и по алгоритму, то паре учащихся, выполнявших задание, ставится оценка “отлично” автоматически.
VII. Рефлексия. Спросить у учащихся насколько удобно пользоваться алгоритмом решения задач.
VIII. Домашняя работа. Повторить §§47, 51, 52 и выполнить задачи на распечатке.
IX. Подведение итогов урока. Оценить учащихся по критериям оценивания, данным в начале урока, и выставить оценки.
Код ОГЭ 1.17. Кинетическая и потенциальная энергия. Формула для вычисления кинетической энергии. Формула для вычисления потенциальной энергии тела, поднятого над Землей.
Энергия – физическая величина, характеризующая состояние тела или системы тел. Причиной изменения состояния системы тел (изменения энергии) является работа внешних по отношению к рассматриваемой системе сил. В механике энергия тела или системы тел определяется взаимным положением тел (потенциальная энергия) и их скоростями (кинетическая энергия).
Единица измерения энергии в СИ – джоуль.
Кинетическая энергия – часть механической энергии, энергия движущегося тела. Скалярная величина, численно равная половине произведения массы тела на квадрат скорости:
Теорема о кинетической энергии: Работа, совершаемая силой при изменении скорости тела, равна изменению кинетической энергии тела: A = Wk2 – Wk1 = ΔWk.
Причём если А > 0, то Wk увеличивается, и если А
Оценить 1226 0
УРОК ФИЗИКИ (10 КЛАСС)
Подготовила:
Учитель физики
Андрианова И.Ю.
г. Ульяновск
2017-2018г.
Методическая разработка урока по физике
в группе 3-17 МБОУ Лицей при УлГТУ г. Ульяновска
(11 декабря 2017)
ФИО учителя: Андрианова И.Ю.
Класс:3-17 (10 класс)
Тип урока: урок усвоения новых знаний
Форма урока: фронтальная, индивидуальная.
Методы обучения: словесные, наглядные, практические.
Цели урока: Познакомить с понятием энергии как способностью тела совершать работу, сформулировать принцип минимума потенциальной энергии.
1. Организовать постановку целей урока.
2.В ходе решения качественных задач подвести к определению потенциальной силы;
4. Обратить внимание на возможность выбора нулевого уровня потенциальной энергии.
5. Сформулировать принцип минимума потенциальной энергии.
1. Вызвать интерес к данной теме с помощью демонстрации обучающего ролика;
2. Продолжить формирование умения выдвигать и доказывать гипотезы.
3. Вызвать интерес к изучаемой теме с помощью подбора практически значимых задач.
1. Развитие логического мышления с помощью вывода из одних фактов результата;
2. Развитие внимания с помощью наглядных изображений, умения анализировать и прогнозировать результаты. .
Актуализация знаний, постановка целей (5 минут)
Изучение нового материала (15 минут) в лекционной форме, ответы на поставленные вопросы, записи конспекта.
Применение новых знаний для решения задач (15 минут)
Домашнее задание, инструктаж (4 минут)
Итог урока, рефлексия (1 минуты)
Закон всемирного тяготения
Развитие интеллектуальных способностей в формировании навыков выполнения
Планируемые образовательные результаты
По окончании изучения темы:
ЛР: Сформировать познавательный интерес понятию энергия и творческие способности, самостоятельно изучать работу сил при движении по наклонной плоскости, овладеть практическими умениями, принимать решения, обосновывать и оценивать результаты своих действий, развивать творческую инициативу.
Метапредметные результаты: Научиться самостоятельно приобретать знания, ставить цели, планировать свои действия, предвидеть результаты, уметь четко выражать свои мысли.
Предметные результаты: Знать природу явления тяготения и понимать смысл закона всемирного тяготения, уметь пользоваться методом эмпирического исследования явления тяготения, проводить наблюдения, обнаруживать зависимость силы тяжести от массы.
Определение потенциальной энергии, принцип минимума потенциальной энергии, виды равновесия.
Энергия – способность тела совершать работу.
План изучения учебного материала
1.Понятие потенциальных сил
2. Связь работы с энергией
3. Принцип минимума потенциальной энергии
4. Виды равновесия
явление всемирного тяготения, гравитационная постоянная.
Основные законы, закономерности
Зависимость потенциальной энергии от высоты и массы тела, принцип минимума потенциальной энергии
Урок изучения нового материала
Мультимедийные средства: проектор.
Предварительная подготовка к уроку учащихся
Творческое задание: придумайте опыты, при помощи которых можно продемонстрировать, что потенциальная энергия поднятого тела зависит от массы и высоты.
I. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ, ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ (5 мин.)
Приветствие. Проверка готовности к уроку. Давайте вспомним, что мы называем работой силы? В каких единицах измеряется работа? При каких условиях работа силы положительна, отрицательна, равна нулю? Какой знак будет иметь работа, совершенная силой F ? А если мы с вами будем определять работу силы трения?
Просмотр фрагмента. Чему мы будем учиться на уроке? Какие знания сможем применять?
О каком виде энергии пойдет речь на уроке?
Какую энергию мы называем потенциальной, по каким формулам ее определять?
Есть ли в физике понятие потенциальных сил?
К какому состоянию стремиться замкнутая система тел?
В чем физический смысл использования понятия потенциальной энергии?
Проблема:Как зависит потенциальная энергия от высоты, на которой находится тело?
Гипотеза.1. Нужно выбрать нулевой уровень потенциальной энергии, рассмотреть несколько случаев. Энергия связана с работой сил.
Отвечают на вопросы
II . ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА (15 мин.)
Запишем в вами определение потенциальных или как их по-другому называют, консервативных сил. К таким силам относятся силы гравитации, электростатические и силы упругости. Действия консервативных сил удобно рассматривать с помощью понятия потенциальной энергии. Давайте подумаем, почему. Посчитаем работу при перемещении тела массой m с высоты h 1 на высоту h 2. Работа силы тяжести по перемещению на ∆ x равна произведению модулей этих векторов и косинусу угла между ними, то модуль перемещения будет равен разности высот h 1- h 2, если высоту отсчитывать с поверхности Земли. Угол между векторами в этом случае равен 0, а со s0 o =1 .
Если тело перемещается вверх, то работа будет также равна разности двух величин, называемых потенциальной энергией тела. Потенциальная энергия тела в данной точке – это скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за ноль отсчета потенциальной энергии.
Работу консервативных сил можно выразить как изменение потенциальной энергии. Эти величины имеют противоположный знак. При падении мяча относительно поверхности Земли E p уменьшается, а сила тяжести совершает положительную работу. При растяжении пружины потенциальная энергия увеличивается, а сила упругости совершает отрицательную работу, так как препятствует растяжению. Потенциальная энергия зависит от системы отсчета, поэтому в задачах всегда используется изменение потенциальной энергии, а не сама ее величина.
Пусть в поле действия потенциальной силы тяжести из некоторой точки О в точку 1 перемещается тело. Например, рукой переносят камень. При этом на тело будет действовать две силы: сила руки и сила тяжести. Они направлены противоположны, поэтому и совершенные этими силами работы будут с противоположным знаком. Точке О припишем нулевое значение потенциальной энергии. Работа, совершенная рукой при переносе перешла в потенциальную энергию тела. Если перенести тело через точку 1, где А12 – работа руки от 1 до 2. Заменим работу руки на работу силы тяжести. Вывод: работа консервативной силы равна убыли потенциальной энергии тела. Что из этого следует? Запишем принцип минимума потенциальной энергии. Именно поэтому атомы собираются в молекулы или кристаллы. Если на тело действуют потенциальные и непотенциальные силы, то полная работа сил будет равна А=Ар+Аnp, где работа потенциальных сил и работа непотенциальных сил соответственно.
Состояние с большей потенциальной энергией является энергетически невыгодным. Это подтверждается примерами видом равновесия тела.
Работа в тетрадях, ответы на вопросы
Предполагают, что если тело предоставлено самому себе, то консервативные силы будут перемещать его туда, где потенциальная энергия меньше.
рассматривают 3 вида равновесия тела, находящегося на опоре.
Энергия – это физическая величина, характеризующая способность тела совершать работу. Консервативные силы — это такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0
А g = mgh 1- mgh 2
А g = mgh 1- mgh 2
Любая замкнутая система стремится перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна.
III . ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ЗНАНИЙ (15 мин.)
№1. Что обладает большей потенциальной энергией: птица массой 2 кг, летящая на высоте 5 м. или мяч, массой 0,5 кг., летящий на высоте 15 м.
Замечание: если мы примем высоту, на которой летит птица за ноль, то ее потенциальная энергия в этом случае =0.
№2. 3.12 №1, 2(см-но в тетрадях) И.О.Громцева
№3. Найдите работу, которую нужно совершить, чтобы положить друг на друга в стопку 5 словарей, лежащих отдельно на столе высотой 1 м. Масса каждого словаря 2 кг, толщина 10 см.
Замечание: Если тело нельзя считать материальной точкой, то под h нужно понимать изменение положения центра тяжести тела.
Решают в тетрадях
Центр тяжести тела – точка, через которую проходит равнодействующая сил тяжести при любом положении тела.
IV ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ, ИНСТРУКТАЖ. (задание на доске) (4 мин.)
§29 Задачи после §29 №1,2,3,4 , для решения нужно вспомнить формулу для вычисления объема тел, а также связь массы с плотностью. Творческое задание: придумайте опыты, при помощи которых можно продемонстрировать, что потенциальная энергия поднятого тела зависит от массы и высоты.
V ИТОГ УРОКА, РЕФЛЕКСИЯ (1 мин).
Повторительно-обобщающая беседа (сочетание вопросов репродуктивного, продуктивного, проблемного характера; последним идёт главный вопрос урока). Рефлексия.
Мы сегодня поняли, что такое потенциальная энергия и почему в задачах используется изменение ее величины. Сформулировали принцип минимума потенциальной энергии и возможные случаи равновесия тела на опоре. Ответим каждый для себя на вопросы:
Цель урока:ввести понятие кинетической, потенциальной и полной энергии как характеристик механических систем.
Задачи:
1.Ввести понятие кинетической, потенциальной и полной энергии как характеристик механических систем.
2. Развитие умения, применять знания в новой ситуации, объяснять явления.
3. Воспитание стремления к учению.
Цель урока: ввести понятие кинетической, потенциальной и полной энергии как характеристик механических систем.
1.Ввести понятие кинетической, потенциальной и полной энергии как характеристик механических систем.
2. Развитие умения, применять знания в новой ситуации, объяснять явления.
3. Воспитание стремления к учению.
Тип урока: первичного усвоения материала.
Демонстрации:
1. Взаимодействие движущегося шара с неподвижным бруском.
Оборудование: Металлический шар (2 шт. разной массы, брусок, наклонная плоскость, раздаточный материал)
Метод обучения: продуктивный.
План урока
1. Организационный момент (1-2 мин)
2. Проверка домашнего задания (10 мин)
3. Изучение нового материала (20 мин)
4. Закрепление материала (10-20 мин)
5. Домашнее задание (2 мин)
1.Организационный момент:
- Проверка готовности к уроку.
- Объявление темы и цели урока.
2. Проверка домашнего задания методом фронтального опроса
1.Что называется механической работой?
2. В каких единицах измеряется механическая работа?
3. Как определяется знак работы?
4. В каких случаях механическая работа может быть равна нулю?
5. Как можно вычислить работу графическим способом?
6. Что называется мощностью?
7. Назовите единицу измерения мощности.
Создание проблемной ситуации (Эта штучка хоть мала, но энергии полна. Оживляет механизмы лишь присутствием она – батарейка); постановка цели урока
3.Объяснение новой темы:
В обществе часто поднимаются проблемы, связанные с органическим топливом (каменный уголь, нефть, газ, торф, дрова и т.д.). интенсивное уменьшение запасов органического топлива в недрах земли тревожит человечество, потому что источником жизни на Земле является энергия. А 80% энергии, вырабатываемой на Земле, получают из органического топлива. Ни один механизм не будет действовать при отсутствии энергии. Поэтому ученые находятся в постоянном поиске путей эффективного использования энергии Солнца, ветра, воды, атома. Итак, что же такое энергия?
Физическая величина, характеризующая способность тела совершать работу, называют энергией. Энергия обозначается буквой – Е, измеряется в Дж.
Различают два вида механической энергии: кинетическую – энергия движения, потенциальную – энергия взаимодействия.
Опыт: Наклонный желоб, шарик и цилиндр.
Скатываемый шарик, ударяясь о цилиндр, передвигает его.
Следовательно, если тело или несколько взаимодействующих между собой тел обладают возможностью совершать работу, то принято говорить, что они обладают энергией. Тело тогда может совершать работу, когда обладает энергией.
Опыт: Шар движется со скоростью v в направлении неподвижного бруска, при ударе брусок сместится. Значит, по отношению к бруску была совершена работа за счет энергии двигающегося шара. Следовательно, любое тело, которое обладает скоростью, обладает энергией.
Например, тело, поднятое относительно поверхности Земли, обладает потенциальной энергией. Действительно, тело падая с высоты, приводит в движение другие тела, встречающиеся на его пути, т.е. совершают работу.
Где, Еп потенциальная энергия тела, Дж.
m – масса тела, кг.
g – постоянная Земли (ускорение свободного падения), 9,8 Н/кг.
Потенциальная энергия падающего тела и находящегося под действием силы тяжести зависит от массы этого тела, высоты, на которую оно поднято и ускорения свободного падения.
Кинетической энергией называется энергия, которым обладает тело в следствии своего движения.
Ек = mv/2
Где, Ек – кинетическая энергия, Дж.
V – скорость тела, м/с.
m – масса тела кг.
Кинетическая энергия изменяется в зависимости от массы и скорости тел, т.е. чем больше масса тела и скорость, с которой оно движется, тем больше его кинетическая энергия.
Механической энергией тела называют сумму его потенциальной и кинетической энергии.
Решение задач:
Пуля массой 9 грамм вылетает из ствола винтовки со скоростью 800 м/с. Какова ее кинетическая энергия?
m = 9 г = Ек = mv/2
=0,009 кг Ек = 0,009*640000/2 = 2880 Дж
Ек - ? Ответ: Ек = 2880 Дж
Реактивный самолет массой 50т движется со скоростью 300 м/с относительно Земли. Найдите его кинетическую энергию.
m = 50т = Ек = mv/2
=50000кг Ек = 50000*90000/2 = 2,3 *109 Дж
Ек - ? Ответ: Ек = 2,3 *109 Дж
Тело массой 100 кг упало с высоты10м на крышу дома, высота которого 3м. какова потенциальная энергия тела?
m = 100 кг Eп = mgh
h1= 10 м Еп = 100 * 7 * 9,8 = 6860 Дж
Еп - ? Ответ: Еп = 6860 Дж
На вершине горы, высота которого составляет 800м над уровнем моря, растет яблоня. Какова потенциальная энергия яблока массой 0,5 кг, висящего на ветке яблони, имеющей высоту 5м, относительно поверхности Земли?
m = 0,5 кг Eп = mgh
h1= 800 м Еп = 0,5 * 795 * 9,8 = 3896 Дж
Еп - ? Ответ: Еп = 3896Дж
Чему равна кинетическая энергия тела массой 20 кг, которое движется со скоростью 4 м/с.
m = 20 кг Ек = mv/2
v = 4 м/с Ек = 20*16/2 = 160 Дж
Ек - ? Ответ: Ек = 160 Дж
Теперь, ребята, закрепим с Вами новый материал. Я каждому из Вас дам карточку с заданием, вам необходимо за 2-3 минуты решить свое индивидуальное задание, которое я проверю.
Задача: Чему равна кинетическая энергия тела массой 20 кг, которое движется со скоростью 4 м/с. (160 Дж)
m = 20 кг Ек = mv/2
v = 4 м/с Ек = 20*16/2 = 160 Дж
Ек - ? Ответ: Ек = 160 Дж
4. Закрепление материала:
Читайте также: