« Закон сохранения и превращения энергии в механических тепловых процессах»
Урок по теме: « Закон сохранения и превращения энергии в механических тепловых процессах»
учитель физики – Наумовец Т.Б.
Задачи:
— продолжить формирование знаний учащихся об условиях превращении механической энергии во внутреннюю;
— создать условия для усвоения учащимися содержания Закона сохранения и превращения энергии;
— учащиеся должны сделать вывод о всеобщности Закона сохранения энергии для этого использовать метапредметные связи физики, химиии, биологии, технологии;
— рассмотреть примеры из истории техники и жизни животных для повышения интереса учащихся к изучаемому материалу.
Оборудование: тела обладающие различной теплопроводностью, калориметр, термометр, холодная и горячая вода, видеопроектор, ПК для учащихся.
План урока
Ход урока.
— Сегодня на уроке мы будем изучать важнейший закон природы. На доске вы видите тему:
«Закон сохранения и превращения энергии»
— Но прежде вспомним материал, необходимый для изучения этого закона.
? Вспомните, какую энергию называют внутренней энергией тела.
— На практике нас обычно интересует изменение энергии. Какими же способами можно измерить внутреннюю энергию тела и как определить это изменение? ( Примеры из истории)
— Как вы считаете, полозья саней сразу же нагреваются или спустя какое-то время?
— Приведите примеры изменения внутренней энергии другими способами?
— А как определить количество теплоты. Которое отдает тело или получает?
Карточки Q=me(t2 – t1)
— Кто еще может привести примеры?
(Пример с рычагами и теплокровными животными)
— Итак, мы рассмотрели различные примеры: перевозку камней для строительства пирамид, нагревание воздуха в комнате. Некоторые особенности жизни рыб и теплокровных животных. Что общего между ними?
( Во всех рассмотренных случаях происходит изменение внутренней энергии)
— Как же изменялась внутренняя энергия?
( энергия одних тел уменьшалась, а в то же время энергия других тел увеличилась)
— Верно. Главное во всех процессах – одновременное уменьшение энергии у одних тел и увеличение у других. Это утверждение содержится в Законе сохранения и превращения энергии, который мы будем изучать сегодня.
? Скажите, вы впервые сегодня узнали о Законе сохранения и превращения энергии?
? Не былили вам известны некоторые превращения энергии в 7 классе.
? Что же нового вам открылось?
(Что не только механическая энергия может превращаться из одного вида в другой, но и механическая энергия может превращаться во внутреннюю)
— Точными опытами установлено, что при любых превращениях энергии её значение сохраняется. Обратимся к результатам Лабораторной работы «Сравнение количества теплоты при смешении воды разной температуры»
Выполняя работу, вы смешивали холодную и горячую воду. При этом горячая вода и смешивалась, её внутренняя энергия уменьшилась. Холодная вода во время опыта нагревалась.
На сколько внутреняя энергия горячей воды уменьшалась на столько же внутренняя энергия холодной воды увеличилась.
На основании этого можно сделать вывод Q1=Q2
Закон сохранения и превращения энергии был открыт в середине 19 в. Процесс изучения тепловых явлений, приведших к открытию Закона был длительным и трудным.
Наибольшие залуги принадлежат немецкому врачу Майеру, английскому физику Джоулю, немецкому ученому Гельмгольцу. Майер впервые количественно показал. Что механическая энергия может превращаться во внутренюю.Джоуль выполнил первые точные опыты, доказывающие эквивалентность (равенство) количества теплоты, передаваемого телу и работы. Опыты Джоуля и других ученых показали, что при любых превращениях в природе энергия не исчезает и не создается, она только превращается из одного вида в другой или переходит от одного тела к другому. В этом и состоит один из основных законов природы.
Перейдем ко второму вопросу.
? Приведите примеры физических явлений, при которых происходит превращение энергии.
(При обработке деталей на станке резцом – они нагреваются. Механическая энергия резца превращается во внутреннюю).
— Рассмотрим примеры из химии и биологии, иллюстрирующие закон сохранения и превращения энергии.
Опыт. Возьмем кусочек негашёной извести CaO + H2O (оксид кальция) и польем его водой. Взаимодействуя, вещества нагреваются, над ними поднимаются пар).
Ca(OH) + H2 + Q
— При химической реакции происходит уменьшение внутренней энергии реагирующих веществ, поэтому выделяется теплота. Изменение внутренней энергии реагирующих частиц равно количеству теплоты, которое идет на повышение температуры этих веществ до температуры кипения воды и на ее испарение.
— Мы часто говорим: «растения накапливают энергию». Вспомните из курса биологии, как происходит это накопление?
( Зерна хлорофилла поглощают солнечную энергию, которая в зеленом листе превращается во внутреннюю энергию питательных веществ. За счет внутренней энергии питательных веществ растения растут. Животные питаются растениями и используют внутреннюю энергию питательных веществ)
— Правильно. Все живые существа на Земле для процессов жизнедеятельности используют внутреннюю энергию питательных веществ, в которую превратилась солнечная энергия.
«Кладовая Солнца» — так можно назвать окружающий мир живой природы. Закон, на основе которого мы определяем изменения внутренней энергии – один и тот же для всех явлений природы: физических, химических, биологических.
Завершающий этап – решение задач.
Молот копра при падении ударяет о сваю и забивает ее в землю. Какие превращения и переходы энергии при этом происходят?
(Следует учесть, что свая и почва нагреваются при ударе)
Какие превращения кинетической энергии автомобиля происходит при торможении.
Два одинаковых стальных шарика падают с одинаковой высоты. Один падает на стальную плиту и отскакивает вверх, другой падает в песок и застревает в нем. Какие переходы энергии происходят в каждом случае.
А теперь в режиме онлайн пройдем тест по данной теме на сайте http://school-collection.edu.ru/
Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процесса
Задачи:
— продолжить формирование знаний учащихся об условиях превращении механической энергии во внутреннюю;
— создать условия для усвоения учащимися содержания Закона сохранения и превращения энергии;
— учащиеся должны сделать вывод о всеобщности Закона сохранения энергии для этого использовать метапредметные связи физики, химиии, биологии, технологии;
— рассмотреть примеры из истории техники и жизни животных для повышения интереса учащихся к изучаемому материалу.
Оборудование: тела обладающие различной теплопроводностью, калориметр, термометр, холодная и горячая вода, видеопроектор, ПК для учащихся.
Ход урока.
— Сегодня на уроке мы будем изучать важнейший закон природы. На доске вы видите тему:
«Закон сохранения и превращения энергии»
— Но прежде вспомним материал, необходимый для изучения этого закона.
? Вспомните, какую энергию называют внутренней энергией тела.
— На практике нас обычно интересует изменение энергии. Какими же способами можно измерить внутреннюю энергию тела и как определить это изменение? ( Примеры из истории)
— Как вы считаете, полозья саней сразу же нагреваются или спустя какое-то время?
— Приведите примеры изменения внутренней энергии другими способами?
— А как определить количество теплоты. Которое отдает тело или получает?
Карточки Q=me(t2 – t1)
— Кто еще может привести примеры?
(Пример с рычагами и теплокровными животными)
— Итак, мы рассмотрели различные примеры: перевозку камней для строительства пирамид, нагревание воздуха в комнате. Некоторые особенности жизни рыб и теплокровных животных. Что общего между ними?
( Во всех рассмотренных случаях происходит изменение внутренней энергии)
— Как же изменялась внутренняя энергия?
( энергия одних тел уменьшалась, а в то же время энергия других тел увеличилась)
— Верно. Главное во всех процессах – одновременное уменьшение энергии у одних тел и увеличение у других. Это утверждение содержится в Законе сохранения и превращения энергии, который мы будем изучать сегодня.
? Скажите, вы впервые сегодня узнали о Законе сохранения и превращения энергии?
? Не былили вам известны некоторые превращения энергии в 7 классе.
? Что же нового вам открылось?
(Что не только механическая энергия может превращаться из одного вида в другой, но и механическая энергия может превращаться во внутреннюю)
— Точными опытами установлено, что при любых превращениях энергии её значение сохраняется. Обратимся к результатам Лабораторной работы «Сравнение количества теплоты при смешении воды разной температуры»
Выполняя работу, вы смешивали холодную и горячую воду. При этом горячая вода и смешивалась, её внутренняя энергия уменьшилась. Холодная вода во время опыта нагревалась.
На сколько внутреняя энергия горячей воды уменьшалась на столько же внутренняя энергия холодной воды увеличилась.
На основании этого можно сделать вывод Q1=Q2
Закон сохранения и превращения энергии был открыт в середине 19 в. Процесс изучения тепловых явлений, приведших к открытию Закона был длительным и трудным.
Наибольшие залуги принадлежат немецкому врачу Майеру, английскому физику Джоулю, немецкому ученому Гельмгольцу. Майер впервые количественно показал. Что механическая энергия может превращаться во внутренюю.Джоуль выполнил первые точные опыты, доказывающие эквивалентность (равенство) количества теплоты, передаваемого телу и работы. Опыты Джоуля и других ученых показали, что при любых превращениях в природе энергия не исчезает и не создается, она только превращается из одного вида в другой или переходит от одного тела к другому. В этом и состоит один из основных законов природы.
Перейдем ко второму вопросу.
? Приведите примеры физических явлений, при которых происходит превращение энергии.
(При обработке деталей на станке резцом – они нагреваются. Механическая энергия резца превращается во внутреннюю).
— Рассмотрим примеры из химии и биологии, иллюстрирующие закон сохранения и превращения энергии.
Опыт. Возьмем кусочек негашёной извести CaO + H
Ca(OH) + H2 + Q
— При химической реакции происходит уменьшение внутренней энергии реагирующих веществ, поэтому выделяется теплота. Изменение внутренней энергии реагирующих частиц равно количеству теплоты, которое идет на повышение температуры этих веществ до температуры кипения воды и на ее испарение.
— Мы часто говорим: «растения накапливают энергию». Вспомните из курса биологии, как происходит это накопление?
( Зерна хлорофилла поглощают солнечную энергию, которая в зеленом листе превращается во внутреннюю энергию питательных веществ. За счет внутренней энергии питательных веществ растения растут. Животные питаются растениями и используют внутреннюю энергию питательных веществ)
— Правильно. Все живые существа на Земле для процессов жизнедеятельности используют внутреннюю энергию питательных веществ, в которую превратилась солнечная энергия.
«Кладовая Солнца» — так можно назвать окружающий мир живой природы. Закон, на основе которого мы определяем изменения внутренней энергии – один и тот же для всех явлений природы: физических, химических, биологических.
Завершающий этап – решение задач.
Молот копра при падении ударяет о сваю и забивает ее в землю. Какие превращения и переходы энергии при этом происходят?
(Следует учесть, что свая и почва нагреваются при ударе)
Какие превращения кинетической энергии автомобиля происходит при торможении.
Два одинаковых стальных шарика падают с одинаковой высоты. Один падает на стальную плиту и отскакивает вверх, другой падает в песок и застревает в нем. Какие переходы энергии происходят в каждом случае.
А теперь в режиме онлайн пройдем тест по данной теме на сайте http://school-collection.edu.ru/.
План-конспект урока по физике «Преобразование энергии в тепловых машинах» 8 класс
Тема: Преобразование энергии в тепловых машинах.
Цель урока: Изучение закона сохранения энергии в природе и технике, через ознакомление с принципом работы тепловых машин.
Задачи урока:
Образовательная: рассмотреть применение закона сохранения и превращения энергии в тепловых процессах; рассмотреть устройство и принцип действия тепловых машин; показать области их применения, способствовать формированию научной картины мира;
Развивающая: развивать монологическую речь учащихся, развивать умения излагать и воспринимать новый материал; содействовать формированию навыков сравнения, обобщения, логического мышления, поддерживать интерес к предмету.
Воспитательная: показать значение тепловых двигателей в жизни человека, влияние научных открытий на развитие человеческого общества.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Оборудование: доска, учебник В.В. Белага «Физика, 8», компьютер, мультимедийный проектор, видеофрагмент «Превращение тепловой энергии в работу», «Превращение световой энергии в механическую», презентация «Преобразование энергии в тепловых машинах».
План урока:
Актуализация опорных знаний.
Постановка учебной проблемы.
Изучение нового материала.
Рефлексия.
Содержание урока
І. Орг. момент.
II. Актуализация опорных знаний.
Физический диктант.
Один из способов изменения внутренней энергии тела без выполнения работы (теплопередача).
Источник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту (топливо).
Кинетическая, потенциальная, внутренняя (энергия).
Дерево даешь – съедает, от воды – умирает (огонь).
От этой величины зависит скорость движения молекул (температура).
Единица измерения количества теплоты (Дж).
Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия (горение).
Единица измерения энергии и работы (Джоуль).
Один из видов теплопередачи (возможна передача количества теплоты даже в вакууме) (излучение).
IІІ. Постановка учебной проблемы.
Все физические явления и законы находят применение в повседневной жизни человека. Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии.
А что является источником энергии? (различные виды топлива, энергия ветра, солнца, приливов и отливов).
Какие виды энергии вам знакомы? (механическая и внутренняя)
Перечислите, какие виды механической энергии вам известны? (кинетическая и потенциальная)
Какую энергию называют внутренней?
Какие можно привести примеры перехода механической энергии во внутреннюю?
А возможен ли обратный переход? Может ли внутренняя энергия переходить в механическую?
Просмотр видеофрагментов: «Превращение тепловой энергии в работу», «Превращение световой энергии в механическую».
Какие превращения энергии мы видим?
IV. Изучение нового материала.
1. Простейший «одноразовый» тепловой двигатель (паровая машина).
Рассмотрим опыт «Преобразование энергии пара в механическую энергию» (стр. 4
3 в учебнике) – нагревание пробирки, закрытой пробкой.
Вывод: При нагревании воды в закрытой пробкой пробирке увеличивается количество пара, находящегося под пробкой, и повышается его давление на пробку. Наконец, давление пара выталкивает пробку, при этом пар совершает работу. Часть первоначальной энергии пара пошло на совершение работы по выталкиванию пробки.
Внутренняя энергия пара превратилась в механическую (кинетическую) энергию пробки.
Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
Виды тепловых двигателей: паровая машина, ДВС, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель.
2. Устройство и принцип работы теплового двигателя.
Если заменить пробирку прочным металлическим цилиндром, а пробку – поршнем, который сможет двигаться вдоль цилиндра, то получится простейший тепловой двигатель. Газ, расширение которого вызывает перемещение поршня, называют рабочим телом.
Д
ля постоянной работы теплового двигателя необходимо, чтобы поршень после расширения газа возвращался в исходное положение, сжимая газ до первоначального состояния. Для этого газ нужно охладить.
Т.е. тепловой двигатель состоит из нагревателя (устройства, где сгорает топливо), рабочего тела и холодильника. Газ или пар, который является рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты (Q1). Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и совершает работу (Ап) за счет своей внутренней энергии. Часть энергии (Q2) передается холодильнику вместе с отработанным паром или выхлопными газами. 
3. 
История открытия и значение тепловых машин.
Презентация «Преобразование энергии в тепловых машинах»
Уатт дал своё имя единице мощности – Ватт. Уатт работал с пони, которые поднимали уголь из шахты, и рассчитал, сколько работы может сделать 1 пони за минуту. Потом он произвольно добавил к результату 50% и то, что получилось, назвал «одной лошадиной силой».
В 1814 году англичанин Джордж Стеферсон создал паровоз, который двигал состав весом 30,5 т со скоростью 6км/ч.
В России отец и сын Черепановы, крепостные мастера уральского завода, тоже построили паровоз (в 1834 году). Он вез состав весом 32 т со скоростью 13-16 км/ч.
ІV. Закрепление материала.
Какие устройства называются тепловыми двигателями?
Можно ли огнестрельное оружие отнести к тепловым двигателям?
Можно ли человеческий организм отнести к тепловым двигателям? (Да.)
Изменяется ли температура пара в турбине? (Да, она уменьшается.)
V. Д/з. Учебник В.В. Белага «Физика, 8» выучить § 16, ответить на вопросы стр. 43.
VІ. Рефлексия. Подведение итогов.
Методическая разработка урока по физике «Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах. Решение задач»
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 12 г. Энгельса
Методическая разработка урока по физике «Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах. Решение задач»
Выполнила учитель физики
Корабель Татьяна Викторовна
высшей квалификационной категории
г.Энгельс , 2016
Класс: 8 класс
Тема: Тепловые явления
Тема урока: Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах. Решение задач.
Тип урока: Закрепление полученных знаний.
Оборудование: Мобильный класс, проектор, компьютеры, подключение к сети Интернет.
Цели урока: Выяснить прочность и глубину усвоения знаний учащимися по данной теме.
Задачи: — обучающие
Закрепить знания по предыдущим темам;
Показать решение практических задач различными способами;
Научить практически применять знания, полученные на уроках физики;
-развивающие
Развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности;
Развивать умение самостоятельно формулировать выводы;
Расширить познавательный интерес;
Развивать речевые навыки.
-воспитательные
Формировать интерес к предмету, учебе;
Воспитывать инициативу, творческое отношение к учебной деятельности
Таблица 1
Используемые ресурсы
Описание ресурсов
Характеристика закона сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b7978-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/1_9.swf
Видеофрагмент
Механическая и внутренняя энергия
http://www.fcior.edu.ru/card/3843/mehanicheskaya-i-vnutrennyaya-energiya.html
Информационный модуль (видеофрагмент)
Превращение механической энергии
http://www.fcior.edu.ru/card/7354/prevrashenie-mehanicheskoy-energii.html
Тестовый модуль
(видеофрагмент)
Решение задач на закон сохранения энергии
http://www.fcior.edu.ru/card/4660/reshenie-zadach-na-zakon-sohraneniya-energii.html
Решение задач (видеофрагмент)
Задачи на тему «Внутренняя энергия»
http://www.fcior.edu.ru/card/8953/vnutrennyaya-energiya-i-ee-peredacha-ot-odnogo-tela-k-drugomu.html
Решение задач (видеофрагмент)
Таблица 2
СТРУКТУРА И ХОД УРОКА
№
Этап урока
Название используемых ЭОР
Деятельность учителя
Деятельность ученика
Время
(в мин.)
1
2
3
5
6
7
1
Организационный
На рабочем столе ученика размещен перечень используемых на данном уроке ЭОР.(таблица 1) с ссылками на используемые ресурсы Интернета
Приветствие, проверка готовности к уроку. Сообщение темы урока. Вместе с учащимися формулирует цели и задачи изученного материала. Показ практической его значимости, мотивация учащихся к его усвоению .Постановка перед учащимися учебной проблемы. Учитель концентрирует внимание учащихся на наличие перечня ЭОР используемых на уроке.
Подготовка обучающихся к активному сознательному усвоению материала .Обучающиеся концентрируют свое внимание на ресурсах ЭОР. Записывают тему в тетрадь.
3
2
Актуализация ЗУН
Характеристика закона сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах
(№ 1,№2)
Показ фрагмента через проектор
Участие в обсуждении вопроса
5 мин
3
Подготовительный этап
Механическая и внутренняя энергия
(№3)
Превращение механической энергии
(№4,№5)
Использование интерактивной доски для показа фрагментов
Участвуют в обсуждении, отвечают на вопросы
8 мин
4
Рефлексия
Решение задач
Решение задач на закон сохранения энергии
(№ 6)
Использование интерактивной доски для показа фрагмента
Решают в тетрадях задачи. Обсуждают решения.
5
5
Самостоятельная работа
Задачи на тему «Внутренняя энергия» (№ 7)
Предлагает ребятам сесть за компьютеры парами
Используя тестовые модули, решают задачи и записывают полученные результаты в свои тетради
20мин
6
Подведение итогов урока
Предлагает обменяться тетрадями с соседями
Садятся за свои рабочие места. Проверяют тетради, выставляют оценки.
Учащиеся вовлекаются беседу; делают вывод о выполнении задач и целей урока; комментируют свое впечатление от урока.
3 мин
7
Домашнее задание
Записывают домашнее задание повторить § 11 Упр11(1,3)
1 мин
Рис.1
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Энергия топлива. Удельная теплота сгорания. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.
Урок № Тема: Энергия топлива. Удельная теплота сгорания.
Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах
Цели урока: объяснить выделение энергии при сгорании топлива; ввести новую физическую величину — удельную теплоту сгорания топлива и ее единицу; получить формулу для расчета количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива; сформулировать закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.
Демонстрации:
Образцы различных видов топлива;
Нагревание воды при сгорании сухого горючего (или газа) в горелке.
Ход урока
Изучение нового материала
План изложения нового материала:
Процесс горения.
Удельная теплота сгорания.
Расчет количества теплоты при сгорании топлива
Закон сохранения механической энергии.
Процесс горения
Переходя к объяснению нового материала, следует особое внимание уделить физическим основам горения. В сущности, гореть могут любые вещества. Все определяется начальными условиями.
Если нефть, бензин, уголь — углеводородсодержащие вещества — горят с выделением тепла, то, скажем, кусок железа тоже можно сжечь при высокой начальной температуре и с большим количеством кислорода.
Во всех случаях горение — окислительно-восстановительный процесс. Но в одних случаях он идет с выделением тепла, а в других — с поглощением энергии.
Энергия при горении вещества выделяется тогда, когда суммарная кинетическая энергия молекул после горения выше, чем у молекул до начала процесса горения. В этом случае говорят, что такое вещество называют топливом.
К наиболее распространенным видам топлива можно отнести нефть, природный газ, каменный уголь, торф, древесину и другие вещества. Все эти вещества содержат атомы углерода.
Именно эти атомы в соединении с кислородом образуют углекислый газ:
С + 2О = 
При этом суммарная кинетическая энергия молекул углекислого газа выше, чем суммарная энергия атомов углерода и кислорода. Н зависимости от вида топлива количество теплоты, выделяемое при сгорании, различное.
Удельная теплота сгорания
Количество теплоты, выделяемое при сгорании, обычно характеризуют удельной теплотой сгорания.
Опр. То количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорании топлива 
= 
.
Различные вещества имеют различные значения q. Например, для нефти q = 4,4 • 107 Дж/кг, а для торфа q = 1,4 • 107 Дж/кг. q — табличная величина (таблица 13 учебника).
Теперь можно понять, что при изменении внутренней энергии тел без совершения работы энергия берется либо при теплообмене, либо за счет поглощения энергии при сгорании топлива.
Расчет количества теплоты при сгорании топлива
Зная удельную теплоту сгорания топлива, легко рассчитать, количество теплоты, которое выделяется при сгорании топлива массы т. Чем больше масса сгоревшего топлива, тем больше выделяемое количество теплоты. Q=q·m
Таким образом, для определения количества теплоты, выделившегося при сгорании топлива, нужно удельную теплоту сгорания умножить на массу топлива.
Следствие из этой формулы: m = 
; q = 
Закон сохранения механической энергии
Закон сохранения механической энергии: Е = 
+ 
Полная механическая энергия, т.е. сумма потенциальной и кинетической энергии тела, остается постоянной, если действуют только силы упругости и тяготения и отсутствуют силы трения.
Закон сохранения и превращения энергии:
Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом ее значение сохраняется.
Решение задач
Задача 1
Определите количество теплоты, выделившееся при сгорании 200 г бензина. (Q = 9,2·
Дж)
Дж)Задача 2
При сгорании спирта выделилось 1,35 • 106 Дж тепла. Чему равна масса сгоревшего спирта?
(m = 50 г)
Закрепление материала: разбор вопросов §10, 11
Домашнее задание: §10, 11; №1035 — 1039
План-конспект урока по физике (7 класс): Конспект урока Закон сохранения энергии. 7 класс
Что такое работа? (или – Когда тело совершает работу?)
Если приложить силу и тело переместить.
Для характеристики чего введено понятие мощность?
Для характеристики быстроты выполнения работы.
Тест:
- Какой энергией обладает растянутая или сжатая пружина?
- Камень, падающий на землю, непосредственно перед ударом о землю обладает ………энергией.
- Пружина заведенных часов обладает …….. энергией.
- Какой энергией относительно земли обладает летящий самолет?
- От чего зависит потенциальная энергия тела, поднятого над Землей ?
Вопросы:
- Какие виды энергий существуют?
- Какую энергию называют потенциальной?
- По какой формуле можно вычислить потенциальную энергию?
- От каких величин зависит потенциальная энергия тела?
- В каком случае потенциальная энергия тела равна нулю?
- Какую энергию называют кинетической?
- По какой формуле можно вычислить кинетическую энергию?
- От каких величин зависит кинетическая энергия тела?
- Каковы единицы измерения энергии?
- В каком случае кинетическую энергию тела считают равной нулю?
Потенциальная и кинетическая энергии, взятые в отдельности, не присущи только какому-то одному телу. Любое тело, если не учитывать некоторых случаев, обладает и потенциальной, и кинетической энергией. Например, самолет, летящий со скоростью v на высоте h относительно Земли, обладает как потенциальной, так и кинетической энергией.
Механической энергией тела называют сумму его потенциальной и кинетической энергий.
Механическая энергия тела зависит как от его скорости, так и от его положения в пространстве.
И в природе, и в технике происходит постоянное превращение одного вида механической энергии в другой. Например, в качающемся маятнике один вид энергии постоянно переходит в другой. Потенциальная энергия натянутой тетивы лука переходит в кинетическую энергию летящей стрелы. При столкновении упругих тел друг с другом один вид механической энергии превращается в другой. Стальной шар, упав на стальную плиту, отскакивает вверх. Это также объясняется превращением энергии из одного вида в другой.
Теперь рассмотрим систему, состоящую из двух тел, например, из стального шарика и стальной плиты. В этой системе пусть действуют только силы тяжести и силы упругости. Действие, как внешних сил, так и сопротивления воздуха или силы трения, не учитывается. Система, которая отвечает такому требованию, называется замкнутой системой. Рассмотрим изменение механической энергии в такой замкнутой системе, состоящей из стального шарика и плиты
Когда шарик неподвижно находится на высоте h, кинетическая энергия равна нулю, а его механическая энергия состоит только из потенциальной энергии. По мере падения шарика его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия, наоборот, растет. Это происходит потому, что по мере снижения шарика его высота убывает, следовательно, уменьшается и потенциальная энергия. Вместе с тем скорость движения шарика увеличивается, следовательно, растет и его кинетическая энергия.
В момент касания шариком поверхности плиты (h=0) его потенциальная энергия становится равной нулю, а скорость его (следовательно, и его кинетическая энергия) достигает максимального значения. Таким образом, потенциальная энергия шарика полностью превращается в его кинетическую энергию. В этот момент механическая энергия шарика состоит только из кинетической энергии.
Далее, когда шарик, летящий с большой скоростью, ударяется о стальную плиту, его скорость внезапно становится равной нулю. При этом его кинетическая энергия снова превращается в нуль. Превращение его кинетической энергии в нуль не означает, что она бесследно исчезла.
При ударе шарика о плиту деформируются как шарик, так и плита, т.е. происходит их сжатие. Таким образом, кинетическая энергия шарика полностью превращается в потенциальную энергию сжатых тел — шарика и плиты.
За счет потенциальной энергии сжатых тел совершается работа, и шарик отскакивает вверх со скоростью, равной скорости, которой он обладал в момент удара о плиту. Так потенциальная энергия деформированных тел полностью превращается в кинетическую энергию. При подъеме вверх его кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная энергия увеличивается. Таким образом, в замкнутой системе происходит поочередное и непрерывное превращение одного вида энергии в другой. Однако сумма потенциальной и кинетической энергии, т. е. механическая энергия замкнутой системы, при этом остается без изменения:
Eк +Еп = постоянна (const).
закон сохранения механической энергии : механическая энергия замкнутой системы, где между телами действуют только силы тяжести или упругости, сохраняется постоянной.
- При наличии сил трения механическая энергия не сохраняется.
Яблоко свободно падает с дерева. Найдите его кинетическую и потенциальную энергию тела в точках 1, 2 и 3.
- Ek = 0; Ep=mgh2 (максимальная)
- Ek ; Ep=mgh3 (уменьшается)
- Ek ; Ep=0
вывод: Энергия не исчезает и не возникает из ничего, она переходит из одного вида в другой и передаётся от одного тела к другому.
Птичка массой 120 гр. при полете достигает скорости 72 км/ч. Определите энергию движения этой птички.
- Белый медведь массой 750 кг перепрыгивает препятствие высотой 1,2 м. Какую энергию он затрачивает при таком прыжке? (Еп = 9000 Дж)
- Акула массой 250 кг плывет со скоростью 18 км/ч. Определите ее кинетическую энергию. (3125 дж)
Задача. Пуля массой 10 грамм, летящая со скоростью 800 м/с, попадает в дерево и застревает на глубине 10 см. Найти силу сопротивления дерева, считая ее постоянной величиной.