Открытый урок по теме "Закон сохранения энергии" 10 класс
методическая разработка по физике (10 класс)

Открытый урок в 10 классе

на тему «Закон сохранения механической энергии».

УМК : Физика: 10 класс: базовый и углубленнй уровни: учебник для учащихся общеобразовательных организаций/ Л.Э. Генденштейн, А.А. Булатова и др., 2019.

Цель урока: при изучении темы учащиеся будут

знать формулировку и математическую запись закона сохранения энергии,

понимать физический смысл закона сохранения энергии,

научатся применять математическую запись закона для решения задач.

Задачи урока: создать условия для самостоятельного умения формулировать тему и цель урока учащимися;

формировать умение решения задач с применением закона сохранения энергии;

продолжать формировать у учащихся логическое мышление, умения анализировать, устанавливать связи

между изученным материалом и новым;

развивать умение готовить сообщения, выступать у доски;

продолжать развивать интерес к изучению предмета, желание пополнять свои знания.

Оборудование и программное обеспечение урока:

- интерактивная доска;

- презентация в Power Point.

Формы работы на уроке:

- индивидуальная;

- фронтальная;

- самостоятельная работа над тестами.

Тип урока: комбинированный.

Метод урока: проблемно-поисковый.

Подход к уроку: системно-деятельностный.

Ход урока.

I. Организационный этап (2 мин)

- Добрый день! Я рада приветствовать вас на уроке физики! Прошу садиться. Начнем работу. (слайд 1)

Ребята, при работе на уроке вам нужно быть внимательными для того, чтобы вы могли самостоятельно определить тему урока и поставить перед собой цель изучения этой темы.

II. Актуализация знаний. (10 мин)

В тетради запишите число и оставьте место для записи темы урока.

Сначала повторим и проверим ваши опорные знания.

(проверочный тест) (слайд 2-14)

III. Постановка целей, задач урока, мотивационная деятельность учащихся. (15 мин)

Мы с вами знаем, что потенциальная энергия характеризует взаимодействующие тела, а кинетическая энергия – движущиеся тела. (слайд 15)

Эти знания помогут вам решить задачу, а результат задачи поможет сформулировать тему урока и поставить цели изучения темы. Будьте внимательны. (слайд 16)

(решают задачу)

Ответьте на вопросы:

1. Что происходило с кинетической энергией? (увеличивалась)
2. Что происходило с потенциальной энергией камня? (уменьшалась)
3. А что оставалось неизменным? (сумма энергий)

Эту сумму мы называем полной механической энергией системы. Запишите себе в тетрадь. (слайд 17)

Рассмотрим падение мяча с точки зрения превращения энергии без учета сил сопротивления (показываю падение мяча).

*Запасом какой энергии обладает мяч?

*Под действием какой силы происходит движение

мяча вниз?

*Чему равна работа силы тяжести? Запишите

формулу в тетрадь. (слайд 18)

*Как меняется скорость мяча по мере приближения к

полу?

* Значит, с другой стороны, работа равна увеличению

кинетической энергии. Запишите это математически.

* Работу одной и той же силы мы выразили в одном случае через убыль потенциальной энергии, а в другом через увеличение кинетической энергии.

Можно предположить: насколько уменьшилась потенциальная энергия, настолько увеличилась кинетическая.

*Левые части формул равны, приравняем правые:

Преобразуйте выражение так, чтобы слева были кинетическая и потенциальная энергии на начало движения, а справа – на момент удара о пол:

Eк1 + Ep1 =Eр2 + Eк2

* Что записано в левой части формулы?

*Что записано в правой части формулы?

*Какой смысл знака = между ними?

*Значит, (Ek + Ep)= const.

Что мы узнали при анализе результатов задачи?

Я думаю, теперь вы сможете сформулировать тему

урока. (слайд 19)

- Запишите тему урока в тетради.

Да, эта формула Eк1 + Ep1 =Eр2 + Eк2 выражает математическую запись закона сохранения энергии – полная механическая энергия замкнутой системы при всех изменениях системы сохраняется.

Поставьте цель изучения темы урока. (слайд 20)

- уметь формулировать ЗСЭ,

- знать математическую запись ЗСЭ,

- применять формулу для решения задач.

*Сформулируйте ЗСЭ и запишите его в тетради. (слайд 21)

Закон сохранения энергии с одинаковым успехом применяется как в физике микромира – мира элементарных частиц, где законы Ньютона уже не справедливы, так и в физике макромира – при изучении Вселенной в целом. Проиллюстрируем это двум примерами.

Cообщения учащихся.

1. При изучении в 20-х годах нашего века радиоактивного распада некоторых атомных ядер, сопровождающихся вылетом электронов, было обнаружено “нарушение” закона сохранения энергии: часть энергии куда-то исчезла. Было высказано предположение, что в микромире закон сохранения энергии не выполняется. Но несколько позже, в начале 30-х гг., известный физик-теоретик Вольфганг Паули, верящий в незыблемость закона сохранения энергии, предположил, что в этом распаде наряду с электронами и атомными ядрами, известными к тому времени, участвует еще одна, “новая” частица, которая и уносит недостающую энергию. Эту частицу назвали нейтрино, что в переводе с итальянского означает “нейтрончик”. Однако благодаря исключительно слабому взаимодействию этой частицы с веществом ее не удавалось зарегистрировать вплоть до 1953 г., когда она все-таки была обнаружена. Открытие нейтрино явилось триумфом закона сохранения энергии в микромире. (слайд 22) 
2. Чему равна полная энергия всей Вселенной? Чтобы ответить на этот вопрос, представим себе сначала, что все тела Вселенной разнесены на бесконечно большое расстояние друг от друга. Тогда гравитационного взаимодействия между ними не будет, и потому потенциальную энергию этого взаимодействия можно считать равной нулю. На самом деле силы тяготения стремятся сблизить тела, причем направлены эти силы, как мы знаем, в сторону уменьшения потенциальной энергии. Поэтому на любом реальном расстоянии друг от друга, меньшем бесконечности, потенциальная энергия гравитационного взаимодействия тел во Вселенной будет отрицательной. А раз так, то в сумме с остальными положительными энергиями тел Вселенной (кинетической и т.д.) она может дать нуль! Именно такое значение полной энергии Вселенной рассматривается в современной теории эволюции Вселенной. Согласно этой теории, наша Вселенная могла возникнуть из вакуума, и закон сохранения энергии (при энергии Вселенной, равной нулю) этому не препятствует! (слайд 23)

IV. Усвоение новых знаний и применение на практике. (9 мин)

Для закрепления темы урока решим несколько задач…

Задача №1. Мальчик начинает скатываться на санках с горы высотой 20 м. С какой скоростью он минует высоту 10 м? Трением пренебречь. (слайд 24) 

Решение:

Потенциальная энергия тела на высоте h1

Еп1= mgh1

При этом его кинетическая энергия Ек1 равна нулю. На высоте h2 потенциальная энергия равна

Еп2= mgh2

Кинетическая энергия Ек2 на высоте h2

Ек2= mv2/2

Согласно закону сохранения энергии

Ек1+ Еп1= Ек2+ Еп2

или

откуда 

Задача 2.  Пуля, летевшая горизонтально со скоростью 40 м/с, попадает в брусок, подвешенный на нити длиной 4 м, и застревает в нем. Определить угол, на который отклонится брусок, если масса пули 20 г, а бруска 5 кг.  (слайд 25)

     Решение:     

V. Закрепление знаний. (5 мин)

Задача 3. По склону горы длиной 500 м скатываются санки массой 60 кг с высоты 10 м. Определите среднюю силу сопротивления при скатывании санок, если у основания горы они имели скорость 8 м/с. Начальная скорость санок равна нулю. (слайд 26)

    Решение:

По закону сохранения   энергии:

VI. Подведение итогов урока. (2 мин) Подведение итогов урока и выставление оценок.

VII. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению. (1 мин)

Запишите домашнее задание. (слайд 27)

VIII. Рефлексия. (1 мин) (слайд 28)

Задачи для домашней работы.

1.Маленький шарик массой m =20 г висит на невесомой нерастяжимой нити, закрепленной на горизонтальной тонкой оси. Длина нити L=20 см. Какую минимальную скорость V0 надо сообщить шарику для того, чтобы он совершил полный оборот вокруг оси в вертикальной плоскости? (Сопротивлением воздуха пренебречь).

2.Мяч массой m брошен вертикально вверх с начальной скоростью. Каково изменение импульса мяча за время от начала движения до возвращения в исходную точку, если сопротивление воздуха пренебрежимо мало? (ось Оу направлена вверх).

3.Мальчик на санках общей массой 50кг спустился с ледяной горы. Коэффициент трения при его движении по горизонтальной поверхности равен 0,2. Расстояние, которое мальчик проехал по горизонтали до остановки, равно 30 м. Чему равна высота горы? Считать, что по склону горы санки скользили без трения.

4.Автомобиль массой m=1000 кг подъезжает со скоростью V1=20 м/c к подъему высотой h=5 м. В конце подъема его скорость уменьшается до V2=6 м/c. Каково изменение механической энергии автомобиля?