Енергія. Види енергії
Розділ 1. ПОЧИНАЄМО ВИВЧАТИ ФІЗИКУ
УРОК № 8
ТЕМА. Енергія. Види енергії
Мета: з’ясувати зміст поняття енергії, понять потенціальної і кінетичної енергій та закону збереження механічної енергії; вчити учнів
Виділяти головне у відповідях товаришів, давати рецензії на виступи, розвивати культуру мови; спонукати до поглиблення знань.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Обладнання: нитяний маятник, тягарець на пружині, кулька, жолоб.
Структура уроку | 1. Вивчення 2. Закріплення вивченого матеріалу. 3. Підсумок уроку. Домашнє завдання |
Демонстрація | 1. Перетворення енергії під час коливань маятника й тягарця на пружині. 2. Перетворення енергії під час скочування кульки з похилого жолоба з різної висоти |
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКУ
Людина боїться тільки того, чого не знає;
Знаннями перемагаються усі страхи.
В. Г. Бєлінський
І. Вивчення нового матеріалу
Учитель. Кожен з вас напевне чув про таку величину, як енергія. У перекладі з грецької слово energja означає “дія, діяльність”. Існують такі види енергії:
Щоб на заводах і фабриках могли працювати верстати й машини, їх приводять у дію електродвигуни, які витрачають при цьому електричну енергію. У батарейках або акумуляторах хімічна енергія перетворюється на електричну.
Автомобілі й літаки працюють, витрачаючи енергію палива, яке згоряє, гідротурбіни – енергію води, яка падає з висоти. Земля щосекунди отримує від Сонця світлову енергію. Та й ми самі, щоб жити і працювати, відновлюємо запас своєї енергії за рахунок харчування. Слово “енергія” вживають часто і в побуті. Наприклад, людей, які можуть швидко виконувати значний обсяг роботи, називають енергійними, тобто такими, що мають багато енергії.
Що ж таке енергія? Щоб відповісти на це питання, розглянемо деякі приклади.
Стиснута пружина, розпрямляючись, може виконати роботу, наприклад підняти на висоту вантаж. Піднятий над землею нерухомий вантаж не виконує роботи, але якщо він упаде, то роботу він виконає (наприклад, може забити в землю палю). (Демонстрація)
Здатність виконати роботу має будь-яке рухоме тіло. Так, сталева кулька, яка скотилася з похилої площини, ударившись об дерев’яний брусок, переміщує його на деяку відстань. При цьому виконується робота. Демонстрація)
Отже, енергія – фізична величина, що показує, яку роботу може виконати тіло. Чим більшу роботу може виконати тіло, тим більшу енергію воно має. Виконана робота дорівнює зміні енергії.
Енергія – кількісна міра руху і взаємодії (взаємоперетворень) матерії.
Енергія не існує сама по собі окремо від тіл, що взаємодіють. Вона залежить від механічного стану тіл, відповідно до зміни якого змінюється енергія.
Розрізняють два види механічної енергії: потенціальну і кінетичну.
Потенціальна енергія визначається взаємним положенням взаємодіючих тіл або їх частин.
Потенціальну енергію, наприклад, має тіло, підняте відносно поверхні Землі (вода річок, піднята над греблями). Потенціальну енергію має всяке пружне деформоване тіло. Чим більша висота підняття і маса тіла, тим більша його потенціальна енергія.
Кінетична енергія – це енергія, яку має тіло внаслідок свого руху. Це енергія вітру, рухомої води, м’яча, що падає… Чим більша швидкість і маса тіла, тим більшою є його кінетична енергія. Демонстрація скочування кульки з різних висот; демонстрація скочування з похилої площини кульок різної маси.)
Під час падіння тіла його потенціальна енергія зменшується, зате кінетична – збільшується, тому що збільшується швидкість тіла.
Сума потенціальної і кінетичної енергій ізольованого тіла (за відсутності сили тертя) у будь-який момент залишається незмінною, постійною, адже енергія не зникає безслідно і не утворюється з нічого, а може перетворюватися з одного виду в інший. Цей висновок називають законом збереження механічної енергії.
Суму всіх видів механічної енергії, які має тіло, називають повною механічною енергією тіла.
Енергію вимірюють тими самими одиницями, що й роботу: одиницею енергії в СІ є джоуль (Дж). Механічна робота дорівнює
Добутку сили на переміщення. Якщо сила напрямлена вздовж переміщення, то роботу сил и визначають за формулою: (1 Дж = 1Н – 1 м). Потенціальна енергія тіла, піднятого на деяку висоту, визначається за формулою: A = Fs. Кінетична енергія визначається за формулою: E = m
2/2.
Потужність – це фізична величина, що дорівнює відношенню роботи до часу, протягом якого цю роботу було виконано. Її позначають і визначають за формулою: N=A/t. Одиницею потужності в СІ є ват (Вт).
Енергія – це певний ресурс, що дозволяє поліпшити добробут людей. Виробництво і розподіл енергії – одне з найважливіших нині питань.
II. Закріплення вивченого матеріалу
На цьому етапі доцільним є проведення фронтальної бесіди і розв’язування задач.
Запитання для учнів
– На яких прикладах можна показати, що робота й енергія – фізичні величини, пов’язані одна з одною?
– Які ви знаєте види енергії?
– Які тіла мають потенціальну енергію?
– Які тіла мають кінетичну енергію?
– Які перетворення відбуваються під час падіння тіла?
– Сформулюйте закон збереження енергії.
– Які види механічної енергії має рухомий літак?
– Від яких величин залежать потенціальна і кінетична енергії?
– Чи мають енергію слон, що біжить, і куля, що летить? Яку енергію? У якого з цих тіл запас енергії більший? (За масою “виграє” слон, а за швидкістю – куля.)
– Енергію води і вітру люди використовують досить давно. Як?
– Що таке потужність? Яка одиниця потужності? У кого більша потужність: в людини, літака чи автомобіля?
– Про яку фізичну величину йдеться у вірші О. Матійко:
Теплим ранком,
При безвітряній погоді,
Я копаю нивку-грядочку в городі.
Тут до мене диво-птаха прилітає,
Заходилась і для себе щось копає.
Щось копає та до мене так говорить:
“Постараємось, посіємо, то й уродить”.
Постаралися. Посіяли. Вродило?
(Йдеться про роботу.)
Задачі
1) Яким молотком – дерев’яним чи металевим – можна забити цвях за меншу кількість ударів? Чому?
2) Які перетворення енергії відбуваються під час руху м’яча, кинутого вертикально вгору? Опором повітря знехтувати.
3) Є дві однакові в’язанки хмизу. Одна на першому поверсі, а інша – на другому. Порівняйте їхні потенціальні енергії. Якщо їх спалити, то чи однакова енергія виділиться? Де поділася надлишкова потенціальна енергія? (При згорянні хмизу на другому поверсі виділиться стільки ж енергії, як і під час згорянні на першому поверсі. Потенціальна енергія хмизу, піднятого на другий поверх, перетвориться в потенціальну енергію продуктів згоряння.)
4) Один камінь (m = 2000 кг) перебуває на висоті 100 м, а інший (m = 1500 кг) – на висоті 150 м. У якого каменя більша потенціальна енергія?
5) За який час потрібно підняти вантаж масою 100 г на висоту 1 м, розвиваючи потужність 1 Вт?
6) Хто виконає більше роботи за однаковий проміжок часу – ви чи трактор? Поясніть чому.
7) У якій річці – гірській чи рівнинній – кожний кубічний метр води, яка тече, має більшу кінетичну енергію? Чому?
III. Підсумок уроку
Підбиваючи підсумки уроку, слід звернути увагу учнів на універсальний характер енергії як кількісної міри руху та взаємодії, складові повної механічної енергії та одиниці вимірювання енергії.
IV. Домашнє завдання
Опрацювати навчальний матеріал про енергію та її види за конспектом і за підручником; підготувати стислі повідомлення про енергетичну кризу, плату за електроенергію, про енергійну людину.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...