- Преподавателю
- Физика
- Урок - исследование по теме Решение задач на закон сохранения энергии
Урок - исследование по теме Решение задач на закон сохранения энергии
Раздел | Физика |
Класс | - |
Тип | Конспекты |
Автор | Емельянова Н.Л. |
Дата | 18.08.2015 |
Формат | doc |
Изображения | Нет |
На данном уроке используются исследовательские технологии в виде исследовательских задач, которые можно применить после изучения темы «Законы сохранения в механике». Это урок закрепления знаний, при этом у учащихся развиваются навыки экспериментальной работы, умения моделировать механические процессы и делать выводы по результатам исследований.
Урок решения исследовательских задач
учитель физики МОУ «Лицей г. Козьмодемьянска»
Емельянова Наталья Леонидовна
Тема: Решение задач на закон сохранения механической энергии
Цели урока.
-
Исследовать выполнение закона сохранения энергии в различных механических процессах.
-
Развивать навыки исследовательской работы, научить делать выводы, анализировать полученный результат.
3. Воспитывать внимание, чувство коллективизма, интерес к предмету физики.
Оборудование урока.
-
Для повторения материала к уроку использование ИКТ (ноутбук, проектор, экран).
-
Выполнение фронтального эксперимента: А) штатив с муфтой и лапкой; Б) набор грузов; В) динамометр; Г) набор по механике (направляющая рейка, секундомер, два датчика, каретка).
План урока.
-
Организационный момент.
-
Постановка целей исследовательской работы.
-
Вопросы к повторению материала по теме «Закон сохранения энергии».
-
Мотивация проверки закона сохранения энергии (компьютерные задачи - идеальный процесс).
-
Решение исследовательских задач.
-
Формулирование выводов исследовательской работы.
-
Подведение итогов урока. Рефлексия участников.
Ход урока.
-
Организационный момент.
Сегодня мы с вами, ребята, будем исследовать условия выполнения закона сохранения механической энергии.
Впервые вопрос о существовании энергии возник ещё в середине XVIII века, Ученые долго не могли понять, почему «живая сила», так называли ученые в то время механическую энергию, способна сохраняться.
Уверенность в справедливости этого закона основана на том, что он является итогом многовекового развития физической науки, итогом, к которому шла физика трудным, длинным путем. Не отдельные опыты ученых, и не логические построения, а вся история развития физики обосновывает справедливость этого закона.
-
Постановка целей исследовательской работы.
Сегодня на уроке мы исследуем вопрос:
Всегда ли выполняется закон сохранения энергии? Есть ли такие случаи в механике, когда этот закон не выполняется?
Для этого вы, как молодые ученые - экспериментаторы выполните работу и решите экспериментальные задачи, подтвердив или опровергнув закон сохранения энергии. Само главное правило у экспериментаторов - терпение, возможно многократное повторение опытов, не отчаиваться, если не получается сразу, искать новые пути решения. Обобщение результатов опытов, умение проанализировать результат - вот главная цель нашего урока.
-
Вопросы к повторению материала по теме «Закон сохранения энергии».
Давайте, ребята, вспомним, что вы уже знаете о законе сохранения энергии в механике. Повторение-разминку проведем в виде игры «Вопрос-ответ». Первый ряд задает вопрос, второй отвечает, второй ряд задает вопрос, третий отвечает и т.д.
-
Мотивация проверки закона сохранения энергии
Ребята, многие задачи, которые вы решали, протекали в идеальных условиях. Как вы думаете, что я подразумеваю под этим словом?
Ответ: В условиях задач говорится не учитывать потери энергии на трение или просто потерями энергии пренебречь.
Вопрос: Как вы думаете, возможны ли такие упрощения в реальных условиях?
Ответ: В реальных условиях необходимо учитывать сопротивление воздуха, силы трения, взаимодействие тел при неупругом ударе. Во всех случаях происходит превращение части механической энергии в теплоту.
Вопрос: Можно ли сказать, что в реальных условиях закон сохранения механической энергии не выполняется?
Посмотрим задачи в анимации (Физикон, версия 2003 г., видеофрагмент «Закон сохранения энергии»).
Очень наглядно нам утверждают, что закон сохранения энергии выполняется в любых условиях. Но мы выразим сомнение и проверим этот закон сами в экспериментальных задачах.
Раздать готовые бланки для выполнения работы (рис.1).
-
Исследовательские задачи
-
Исследовать превращение потенциальной энергии тела, поднятого над нулевым уровнем в потенциальную энергию деформированной пружины.
Цель эксперимента: выяснить выполнение закона сохранения механической энергии и возможные погрешности вычисления.
Порядок выполнения работы
-
Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра.
-
Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.
-
Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.
-
Повторите опыт пять раз.
-
Подсчитайте Е1ср= mghср и Е2ср= kx2ср /2.
-
Результаты занесите в таблицу:
Номер
опыта
хmax, м
хср= hср
Е1ср, Дж
Е2ср, Дж
Е1ср / Е2ср
-
Сравните отношение Е1ср / Е2ср с единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.
-
Исследовать работу силы трения и выполнение общего закона
сохранения энергии в механических процессах .
Цель эксперимента: сравнить работу силы трения и изменение механической энергии тела, выяснить условия выполнения общего закона сохранения энергии.
Теоретическое обоснование:
Атр = - Fтр º S, S =v·t , v = 2S , m =F , Ек = mv2, , Ер =mgh
2 t g 2
Порядок выполнения работы
-
Установить направляющую рейку под углом к α= 30° к поверхности стола. Установить на ней датчики и подключить секундомер.
-
Положить на ее начало каретку, пронаблюдать движение.
-
Измерить расстояние между датчиками.
-
Измерить время движения с помощью секундомера.
-
Измерить силу тяжести каретки динамометром. Найти массу груза.
-
Найти силу трения скольжения каретки по рейке, равномерно перемещая её при помощи динамометра (держать горизонтально).
-
Рассчитать значение конечной скорости, найти кинетическую энергию тела.
-
Найти высоту положения тела над нулевым уровнем.
-
Найти потенциальную энергию тела, поднятого над нулевым уровнем.
10. Заполнить таблицу
S, м
m, кг
Fтр, Н
Атр, Дж
t, с
ύ, м/с
Ек, Дж
h, Дж
Ер, Дж
11. Проверить равенство закона сохранения энергии
Атр= Ер _ Ек, Атр= mv2 _ mgh .
2
-
Сделать выводы из проделанного опыта. Определить относительную погрешность измерения
ε= ( Ер1 - Ек) х 100 %
Ер1
-
Сформулировать общий вывод о проделанной исследовательской работе. Заполнить бланк ответов.
Возможные ответы:
-
В проделанных опытах выполняются равенства, выражающие закон сохранения энергии приближенно. Мы не учитывали все виды трения, возникающие в опыте. Мы не учитывали начальную кинетическую энергию каретки. Закон сохранения энергии с учетом этих погрешностей измерений должен выполняться точно.
-
Сделать вывод о границе применимости закона сохранения энергии в условиях эксперимента.
-
В чем заключается главная цель исследовательской работы?
-
Подведение итогов. Рефлексия.
-
Что было положительного, что понравилось на данном уроке, можно ли использовать данную форму урока в дальнейшем?
-
Что сделать не удалось? Что бы вы сделали по-другому?
-
Получили ли вы положительные эмоции и активно ли вы участвовали на уроке?