Головна » Фізика

Закон збереження енергії в механічних процесах

Мета заняття:

Методична: 

- вдосконалювати використання сучасних  методів навчання на заняттях з фізика

Навчальна: 

- вивчити зі студентами закон збереження енергії в механічних процесах;

- сформувати поняття про ентропію як міру обезціненості її енергії

Розвиваюча:

- розвивати навички реферативної роботи студентів, потяг до пошукової діяльності.

Виховна:

- виховувати працьовитість, акуратність в роботі; творчі здібності

Вид заняття: лекція.

Тип заняття: навчально-тематична  лекція з елементами бесіди

Методи проведення заняття: заслуховування реферативних повідомлень, бесіда, розповідь, пояснення, фронтальне опитування, тестування, інтерактивні методи навчання: групова робота, вправа Мікрофон.

Методичне забезпечення: фрагменти з відеофільмів тестові завдання, реферативні повідомлення.

Міжпредметні зв`язки:

забезпечуючі: Математика, Хімія

забезпечувані: Термодинаміка, Комп’ютерна техніка.

Технічні засоби навчання: персональний комп’ютер, інтерактивна дошка

 

Література:

Обов’язкова:

1. С.І. Гончаренко Фізика Києв «Освіта»

2. Ф. Бумок Курс фізики Київ «Либідь» 2001 у двох томах

3. Курс фізики Львів Видавництво «Бесиж Біт» 2002

 

Додаткова:

4. В.Ф. Дмитрієва Фізика Київ «Техніка» 2008

5. Л.С. Жданов Фізика Москва «Наука»

6. Р.А. Гладков Сборник задач и вопросов Издательство «Наука» Москва 1980г.

 

Структура заняття

1. Організаційна робота                                                                                2 хв.

2. Актуалізація опорних знань                                                                     10 хв.

3. Повідомлення теми, мети і плану заняття                                                 2 хв.

4. Мотивація навчальної дфяльності студентів                                             5 хв.

5. Вивчення нового матеріалу                                                                     48 хв.

6. Узагальнення та систематизація знань                                                     15 хв.

7. Рефлексія. Підведення підсумків                                                             5 хв.

8. Домашнє завдання                                                                                  3 хв.

 

Хід заняття:

1. Організаційна робота

- привітання студентів;

- готовність групи до заняття;

- психоемоційний настрій

Викладач. Я рада вітати вас на занятті, бачу, що ви маєте гарний настрій. Добрий настрій притягує вдачу. Дуже хочеться, щоб кожен з вас показав себе сьогодні через знання і дії на занятті. Отже, запрошую вас до співпраці.

2. Актуалізація опорних знань

Пропоную перевірити знання з попередньої теми.

2.1. Експрес - опитування

Викладач пропонує запитання  студентам:

1. Що називають імпульсом?

Можлива відповідь: Функцію механічного стану матеріальної точки називають імпульсом.

2. Імпульс тіла – це…

Можлива відповідь: імпульс тіла – це векторна величина, яка дорівнює добутку маси тіла на швидкість поступального руху центра мас.

3. Назвіть внутрішні сили для системи з двох тіл.

Можлива відповідь: сили взаємодії між тілами, що входять до системи, наприклад, між зорями, називаються внутрішніми силами.

4. Що таке зовнішні сили?

Можлива відповідь: Це сили діяння на тіла даної системи (дві зорі) з боку тіл, які не входять до цієї системи (наприклад, сусідні космічні тіла).

5. Як впливають внутрішні сили на сумарний імпульс системи?

Можлива відповідь: Внутрішні сили, змінюючи імпульси окремих тіл системи, не змінюють сумарний імпульс системи.

6. Яку систему називають замкненою?

Можлива відповідь: Це система тіл, на кожне з яких не діють зовнішні сили.

7. Сформулюйте закон збереження імпульсу.

Можлива відповідь: В інерціальній системі відліку сумарний імпульс замкненої системи тіл у часі не змінюється.

8. Чому усі реальні системи не є замкненими?

Можлива відповідь: Тому що на тіла системи діють як сила тяжіння, так і сили опору, наприклад тертя.

9. В яких випадках закон збереження імпульсу можна застосовувати для не замкненої системи тіл?

Можлива відповідь: закон збереження імпульсу можна застосовувати для не замкненої системи тіл, якщо зовнішні сили, які діють на будь-яке тіло системи, врівноважуються.

Викладач. Отже, за це опитування вам уже зараз можна виставити перші бали, але сьогодні ми продовжимо знайомство з одним із важливіших законів природи –законом збереження енергії, беріть активну участь і набирайте бали.

3. Повідомлення теми, мети і плану заняття

3.1 Юні друзі! Темою нашого сьогоднішнього заняття є: «Закон збереження енергії в механічних процесах».

Мета заняття: Продовжити знайомство з законами збереження у механіці, вивчити поняття про механічну, кінетичну і потенціальну енергію, реактивний рух.

3.2 Повідомлення плану заняття.

● Сутність реактивного руху.

● Поняття про механічну кінетичну та потенціальну енергію.

● Закон збереження механічної енергії.

● Симетрія і закони збереження.

4. Мотивація навчальної діяльності студентів

4.1 Пояснення важливості та актуальності теми

Викладач: закон збереження механічної енергії, також, як і закон збереження імпульсу, обґрунтовані  досвідом, накопиченим людством. Закон збереження імпульсу лежить в основі реактивного руху. А прикладом реактивного руху є рух ракети, розвиток космонавтики.

Закони збереження дозволяють роботи нові відкриття. В їх потужності можна переконатися на прикладі передрікання вражаючої елементарної частинки – нейтрино. Нейтрино мають величезну проникну здатність. Земля для нейтрино просто прозора. З’явилися потужні джерела нейтрино – ядерні реактори.

5. Вивчення нового матеріалу.

Шановні студенти! А зараз ми об’єднаємо всі зусилля для кращого опанування нового матеріалу. Я розраховую на вашу активну роботу.

5.1 Сутність реактивного руху.

Випереджальне завдання.

Давайте подивимось фрагменти відеофільму Реактивний рух у тваринному та рослинному світі, який підготував студент творчої групи Квєткін Дмитро.

Викладач Який рух називають реактивним?

Можлива відповідь: Це рух, який виникає при відділенні від тіла деякої її частини з певною швидкістю відносно тіла.

Студент творчої групи Чернишов Олександр підготував також фрагменти відеофільму Перші радянські штучні супутники Землі. Будь-ласка, подивіться відеофільм.

Викладач Коли був запущений перший штучний супутник Землі?

  Можлива відповідь: 4 жовтня 1957р.

5.2 Поняття про механічну, кінетичну та потенціальну енергію.

Викладач Енергія – це універсальна міра руху різних форм матерії. Поняття енергії поширилося, крім механічного, на інші види руху. Можна провести аналогію між перетворенням енергії та обміном валют: інші банкноти, інша назва, але основне – купівельна спроможність – лишається. Так само і енергія, зазнаючи перетворення, лишається енергією і характеризує здатність тіла або системи тіл виконувати роботу.

Енергія – це скалярна фізична величина, яка є єдиною мірою різних форм руху та взаємодії матерії.

Зміна виду енергії зумовлена дією на тіло сил і пов’язана з виконанням з виконанням роботи.

Студент 1. Енергію позначають символом Е. Одиниця енергії, як і одиниця роботи – Джоуль (Дж)

Виконуючи механічну роботу, тіло або система тіл переходять з одного стану в інший. Стан механічної системи визначається радіусами – векторами або координатами тіл та їхніми швидкостями. У разі зміни стану тіла або системи тіл їхня енергія змінюється.

Робота, виконана тілом або системою тіл при цьому є мірою змінення їхньої енергії.

Механічна енергія Е – це фізична величина, яка є функцією швидкостей і взаємного розташування тіл.

Студент 2. Кінетична енергія матеріальної точки або тіла є мірою механічного руху і залежить від швидкості руху в даній інерціальній системі відліку.

У процесі руху тіла переходять з одного стану в інший, одже, змінюється їх енергія.

Кінетична енергія при поступальному русі тіла дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат його швидкості.

Зміна кінетичної енергії тіла при переході з одного положення в інше дорівнює роботі всіх сил, що діють на тіло.

Студент 3. Тіла, підняті на деяку висоту над поверхнею Землі, падаючи, можуть виконати роботу. Наприклад, копер забиває палю в грунт. Отже, такі тіла володіють енергією. Ця енергія називається потенціальною.

Потенціальна енергія – це енергія, котра залежить від взаємного розташування тіл або частин того самого тіла.

Тіла, що падають на Землю виконують роботу, оскільки тіло взаємодія з Землею. Пружно деформована пружина здатна виконати роботу, тому що відбувається взаємодія між її частинами.

Потенціальна енергія – це енергія взаємодії.

Поняття потенціальної енергії стосується системи взаємодіючих об’єктів.

Питання що є мірою зміни енергії системи тіл?

Можлива відповідь: робота, виконана системо тіл є мірою зміни їхньої енергії

5.3 Закон збереження механічної енергії.

Викладач. Механічна енергія є мірою механічного руху та взаємодії тіл і залежить від швидкостей і взаємного розташування тіл.

Повна механічна енергія системи тіл – це сума кінетичної і потенціальної енергії всіх тіл, які входять до системи.

Випереджальне завдання.

Студенти творчої групи підготували нам повідомлення по закону збереження енергії. Давайте послухаємо їх виступи.

Студент 1. Система тіл є консервативною, якщо внутрішні та зовнішні сили, що діють на тіла системи, є потенціальними, наприклад, гравітаційними або пружними силами

Закон збереження енергії формулюється так:

Повна механічна енергія замкненої консервативної системи не змінюється, тоб то зберігається.

Студент 2. Закон збереження механічної енергії є слушним і для не замкнених не консервативних систем.

Система тіл є не консервативною, якщо поряд з потенціальними діють і не потенціальні сили, наприклад, сили тертя.

Зміна повної механічної енергії такої системи дорівнює роботі внутрішніх не потенціальних сил.

Викладач: закон збереження енергії – це універсальний принцип природи.

5.4 Симетрія і закони збереження.

Випереджальне завдання.

Давайте послухаємо студента творчої групи про деякі типи фундаментальних симетрій у фізиці.

Студент 1. Предмет симетричний, якщо він не змінює свого зовнішнього вигляду після усяких просторових операцій.

Закон збереження імпульсу пов'язаний з однорідністю простору.

Закон збереження енергії пов'язаний з однорідністю часу.

Згідно з принципом відносності, математичне формулювання законів природи має бути таким, щоб воно не змінювалося у разі переходу від однієї інерціальної системи відліку до іншої.

Завдяки принципу відносності фізичні закони є досконалими, маючи симетрію відносно вибору інерціальних систем відліку.

6. Узагальнення та систематизація знань

6.1 Проведення гри Брейн-ринг.

Група поділена на дві команди. Кожна команда підготувала 10 запитань, пов’язаних з даною темою. Використовуючи інтерактивну вправу Мікрофон, студенти дають по черзі відповіді на питання, передаючи уявний мікрофон один одному. За правильну відповідь гравці одержують 1 бал. Виграє та команда, яка набрала найбільше балів.

1. Потенціальна енергія – це …..

2. Назвіть основоположника теорії міжпланетних сполучень.

3. Назвіть конструктора космічних кораблів Восток і Восход.

4. Повна механічна енергія – це …..

5. Закон збереження енергії в механіці формулюється так…

6. Енергія – це…..

7. Енергію позначають символом…..

8. Реактивний рух – це….

9. Назвіть піонера освоєння космосу.

10. Коли вперше було запущено перший штучний супутник Землі?

11. Одиниця енергії – це….

12. Кінетична енергія залежить від….

13. Замкнена система – це….

14. Елементарні частинки нейтрино мають….

15. Одиниця роботи – це…..

16. Назвіть дату першого польоту людини в космос.

17. Закон збереження імпульсу пов'язаний з……

18. Закон збереження енергії пов'язаний з…

19. Потенціальні сили – це ……

20. Непотенціальні сили – це….

6.2 Самостійна робота з тестами

Група поділена на пари, які обговорюють запитання, вибирають правильні відповіді. Після обговорення викладач проводить опитування методом Мікрофон

7. Рефлексія. Підведення підсумків.

7.1 Дайте відповіді на рефлексивні запитання

- що ми робили на занятті?

- чи досягли поставленої мети?

- чи сподобалось вам працювати в групах?

- що саме сподобалось?

8. Домашнє завдання.

Підготувати кросворд з теми Закон збереження енергії.

 

            Викладач                                                             Г.М. Никитюк

 

Передмова

Соціально-економічні перетворення, що проходять у країні і світі в цілому, виявили необхідність виховання громадянина, особистості з новим менталітетом: самостійної, творчої, готової до вирішення нестандартних ситуацій, конструктивно озброєної, незалежної, впевненої у собі. Прагнення до підвищення ефективності процесу навчання вимагає постійного удосконалення його форм та методів.

Багато викладачів, науковців не одне десятиріччя порушують запитання: яким повинно бути аудиторне заняття, як організувати і провести його так, щоб отримати максимальну віддачу.

Проголошений в освітньому просторі України принцип варіативності освіти дає змогу педагогам вибирати і конструювати навчальний процес на основі найдосконаліших технологій навчання. Для ефективності занять необхідно використовувати педагогічні методи, що базуються на активній участі і співпраці студентів між собою і з викладачем.

У цьому велика роль інтерактивних технологій навчання. Вони допомагають готувати молодь до життя і громадської активності.

Особливістю інтерактивного навчання на заняттях з фізики є випереджальні домашні завдання. Студенти одержують завдання з переліком літератури для самостійного опрацювання, вивчають питання, готують конспект, лекції. Зібраний студентами матеріал використовується для проведення тематичної лекції разом із викладачем і викликає велику зацікавленість у студентів.

Під час використання випереджального методу навчання студент і викладач беруть участь у навчальному процесі на рівних, тобто студент є активним учасником викладу нового матеріал: змістовність виступу студента залежить від цілеспрямованої роботи викладача.

Такого типу заняття розвивають відповідальність студентів, уміння виступати перед аудиторією, підвищують інтерес до навчання.

В тематичній лекції може бути використано багато різноманітних сучасних форм та методів навчання. Це і самостійна пошуково-реферативна робота студентів, і бесіда і дискусія й обговорення теми в групах, парах, демонстрація фрагментів відеофільму, і творча діяльність. Розумова діяльність студента буде простежуватись протягом всього заняття постановкою питань для обговорення під час розгляду нового матеріалу, використанні різноманітних за формою завдань, а також при закріпленні матеріалу.

Все це сприяє розвитку пошукової активності особистості, дозволяє ефективно впоратись з труднощами, знайти необхідне рішення проблеми, яка з’явилась.

Щоб активність студента проглядувалась на протязі усього заняття, бажано вибудовувати і проводити систему його оцінювання поетапно.

Перший етап – це контроль знань студентів з попередньо вивченого матеріалу. Проводиться при актуалізації опорних знань. Другий етап – це участь у розгляді та вивченні нового матеріалу протягом лекції. Третій етап – це прийняття участі у попередній підготовці певних питань до лекції (збір матеріалу та підготовка реферативних доповідей).

 

Додаткові матеріали

Додаток А. Навчальна презентація. Реактивний рух у тваринному та рослинному світі.

Додаток Б. Фрагменти відеофільму Перші радянські супутники Землі.

Додаток В. Тестові завдання з даної теми.


Теги: механіка, Никитюк Г.М.
Навчальний предмет: Фізика
Переглядів/завантажень: 1289/202


Схожі навчальні матеріали:
Всього коментарів: 0
avatar