Физический турнир. 9-й класс. Повторение и закрепление знаний по теме Закон сохранения и превращения механической энергии


Цели урока:

1.Образовательная

  • Повторить с учащимися закон сохранения и
    превращения механической энергии.

2. Развивающая

  • Развивать и совершенствовать умение применять
    имеющиеся у учащихся знания в измененной
    ситуации.

3. Воспитательная

  • Воспитывать у учащихся культуру поведения,
    чувство ответственности.

Применяемые на уроке педагогические
технологии:
cотрудничество, проблемное
обучение, индивидуальные и дифференцированные
задания, поисковый метод.

Ход урока

I. Организационный момент.

Проверка отсутствующих, запись числа и темы
урока в тетрадях. Класс делится на две команды.
Каждая команда выбирает капитана. Самый сильный
ученик в классе является помощником учителя. Он
записывает на табло результат тура и подчитывает
правильное количество баллов.

Физический турнир «Закон
сохранения и превращения механической энергии».

На магнитной доске

: Табло.

II. Первый тур – теоретический.

На демонстрационном столе разложены билеты с
вопросами. Участник каждой команды должен
ответить по выбранному билету. Максимальное
количество баллов «пять».

Вопросы билетов:

1. Работа силы и кинетическая энергия. Вывод
теоремы кинетической энергии.
2. Работа силы тяжести и потенциальная энергия.
3. Работа силы упругости и потенциальная энергия.
4. Закон превращения и сохранения механической
энергии.
5. Вывод уравнения Бернулли.
6. Механическая работа. Работа силы.
7. Мощьность. КПД.

В период, когда представители команд готовятся,
отвечать на выбранные билеты начинается второй
тур физического турнира.

III. Второй тур – практический.

В этом туре преподаватель задает вопросы по
очереди обеим командам, и если ответ не
правильный, то тогда отвечают представители
другой команды. Количество баллов соответствует
количеству верных ответов.

Вопросы для участников команд:

1. Что называется механической работой? Формула
и единица измерения.
2. В каких случаях работа положительна,
отрицательна и равна нулю?
3. Назовите формулу работы в случае изменения
силы.
4. Что называется средней мощностью? Формула и
единица измерения.
5 Что называется мгновенной мощностью?
6. Назовите формулу зависимости мощности от
скорости.
7. Что такое КПД, и что характеризуется под этим
понятием?
8. Что называют механической энергией?
9. Что называют кинетической энергией?
10. Какую энергию называют потенциальной?
11. По какой формуле определяют потенциальную
энергию тела, находящегося в поле тяготения
земли?
12. По какой формуле определяют потенциальную
энергию упруго — деформированного тела?
13. Как называют силы, работа которых не зависит от
траектории движения тела? Как называются поля
этих сил?
14. Сформулировать закон сохранения и превращения
механической энергии.
15. Какая система называется замкнутая –
изолированная?
16. Что называют полной механической энергией
тела?
17. Что необходимо учитывать при вычислении
потенциальной энергии?

IV. Предварительный подсчет балов,
заработанных командами во втором туре.

Заслушивание ответов теоретического тура.
Предварительное подведение итогов.

V. Проведение третьего тура –
индивидуальное задание.

Каждый участник получает физическую задачу,
которую он в течение нескольких минут должен
решить и сдать на проверку помощнику
преподавателя.

Индивидуальные задания:

  1. Мальчик тянет санки с силой 50 Н, направленной
    под углом 300 к горизонту. Санки движутся
    равномерно и за минуту проезжают 30 м. Какую
    мощность развивает мальчик? (Ответ: 21,7 Вт.)
  2. Стрела массой 20 г. выпущена из лука вертикально
    вверх со скоростью 20 м/с. Определите ее
    кинетическую энергию на высоте 15 м. (Ответ: 1 Дж.)
  3. Тело массой 0,5 кг, брошенное вертикально вверх
    со скоростью 20 м/с, поднялось на высоту 15 м.
    Определить работу силы сопротивления воздуха?
    (Ответ: 25 Дж.)
  4. Пружину, жесткостью 800 Н/м закрепленного
    игрушечного пистолета сжали на 5 см. Какую
    скорость приобретает пуля массой 20 г при
    выстреле в горизонтальном направлении? (Ответ: 10
    м/с)
  5. Какую работу совершает лошадь при равномерном
    перемещении по рельсам вагонетки массой 1,5 т на
    расстояние 600 м, если коэффициент трения равен
    0,008? (Ответ: 72 кДж.)
  6. Мяч массой 50 г при падении с высоты 3 м подскочил
    на высоту 2 м. Найдите потери энергии на
    преодоление воздуха и на выделение тепла при
    ударе. (Ответ: 0,5 Дж.)

VI. Проведение четвёртого тура – конкурс
капитанов.

Капитан каждой команды выбирает карточку с
задачей, готовит решение на доске. Карточки с
задачами находятся на демонстрационном столе.
Максимальное количество балов – 5. Пока капитаны
команд решают задачи на доске, вниманию
предлагаются сведения из истории. Выступают
представители команд.

Исторические факты.

Частные случаи закона сохранения и превращения
энергии рассматривались многими учёными,
начиная с XVII века.

Одним из первых среди них был выдающийся
нидерландский ученый Симон Стевин, который
рассмотрел задачу о равновесии тел на наклонной
плоскости и решил её на основе идеи о
невозможности вечного двигателя.

Вопроса о сохранении энергии в механики
касался также Галилей, рассматривая движение тел
на наклонной плоскости, а также колебания
математического маятника.

Закон сохранения энергии применительно к
системе тел, движущихся в поле силы тяжести,
сформулировал Гюйгенс. Помимо этого Гюйгенс
установил закон сохранения кинетической энергии
(закон «живых сил») для случая удара упругих тел.

Идею Гюйгенса о сохранении энергии при
движении тел в поле силы тяжести и удара шаров
обобщил немецкий философ и ученый Готфрид
Вильгельм Лейбниц, который сформулировал закон
сохранения энергии под названием закона
«сохранения живых сил». Лейбниц противопоставил
закон сохранения «живых сил» закону сохранения
количества движения. Мерой движения он назвал
«живую силу», равную произведению массы на
квадрат скорости.

В середине XIX века был открыт закон сохранения и
превращения энергии, который справедлив для всех
физических процессов, а не только для
механических явлений. В этом открытии участвовал
целый ряд ученых. Однако наибольшие заслуги в
этом открытии принадлежат трем знаменитым
ученым: немецкому врачу Юлиусу Роберту Майеру,
английскому физику Джоулю, немецкому ученому
Герману Гельмгольцу.



Общую оценку вновь открытому закону сохранения
и превращения энергии дал Фридрих Энгельс. Он
назвал его великим основным законом движения,
который утверждал не просто количественное
сохранение движения, но и превращение одних форм
движения в другие в эквивалентных
количественных соотношениях. Энгельс писал:
«Количественное постоянство движения было
высказано уже Декартом и почти в тех же
выражениях, что и теперь… Зато превращение формы
движения открыто только в 1842 году.

Последующее развитие физики привело к
дальнейшему углублению закона сохранения
энергии. В специальной теории относительности
была выявлена пропорциональность между массой и
энергией. Была так же установлена глубокая связь
между законами сохранения и свойствами
пространства и времени.

Помощник преподавателя просматривает решение
задач на доске и проверяет их правильность
решения. Капитаны команд объясняют решение своих
задач. Помощник преподавателя оценивает их
решение и записывает количество баллов на табло.



VII. Пятый тур – групповое сотрудничество.

Каждая команда получает задание, обсуждает и
представляет решение. За правильный ответ
команда получает один балл.

Групповые задания:

1. Тело массой m подвешено на пружине
жесткостью к. Тело сместили вверх от
положения равновесия в точке О на расстояние Х и
отпустили. Какой кинетической энергией будет
обладать тело в точке О?

(Ответ: mgx — кх2/2.)

2. Тело массой m подвешено на пружине
жесткостью к. Тело сместили вниз от
положения равновесия в точке О на расстояние Х и
отпустили. Какой кинетической энергией будет
обладать тело в точке О?

(Ответ: кх2/2 — mgx.)

После предоставления решений каждой командой,
помощник преподавателя подсчитывает количество
баллов и оглашает конечные результаты
физического турнира. Участники победившей
команды получают оценку «ПЯТЬ» за урок.

VIII. Вывод.



Значение закона сохранения и превращения
энергии настолько велико, что Макс Планк по этому
поводу написал: « ..всякий процесс, происходящий в
природе, можно рассматривать, как превращение
отдельных видов энергии друг в друга».

В ходе данного турнира учащиеся повторили
закон превращения и сохранения механической
энергии и показали умение применять его при
решении задач.

IX. Домашнее задание: подготовка к
контрольной работе.




Следующий: