Потенциальная энергия, конспект урока

Целевой компонент

Тема урока:

Закон всемирного тяготения

Образовательная цель

Развитие интеллектуальных способностей в формировании навыков выполнения

Планируемые образовательные результаты

По окончании изучения темы:

ЛР: Сформировать познавательный интерес понятию энергия и творческие способности, самостоятельно изучать работу сил при движении по наклонной плоскости, овладеть практическими умениями, принимать решения, обосновывать и оценивать результаты своих действий, развивать творческую инициативу.

Метапредметные результаты: Научиться самостоятельно приобретать знания, ставить цели, планировать свои действия, предвидеть результаты, уметь четко выражать свои мысли.

Предметные результаты: Знать природу явления тяготения и понимать смысл закона всемирного тяготения, уметь пользоваться методом эмпирического исследования явления тяготения, проводить наблюдения, обнаруживать зависимость силы тяжести от массы.

Содержательный компонент

Программное содержание

Определение потенциальной энергии, принцип минимума потенциальной энергии, виды равновесия.

Мировоззренческая идея

Энергия – способность тела совершать работу.

Ценностно-смысловые ориентиры

Понятие работы

План изучения учебного материала

1.Понятие потенциальных сил

2. Связь работы с энергией

3. Принцип минимума потенциальной энергии

4. Виды равновесия

Основные понятия

явление всемирного тяготения, гравитационная постоянная.

Основные законы, закономерности

Зависимость потенциальной энергии от высоты и массы тела, принцип минимума потенциальной энергии

Деятельностный компонент

Тип урока

Урок изучения нового материала

Форма урока

комбинированный

Образовательная технология

Проблемное обучение

Оснащение урока

Мультимедийные средства: проектор.

Предварительная подготовка к уроку учащихся

Изучение понятия работа, темы «Кинематика» с выводом формул для тел, брошенных под углом к горизонту.

Домашнее задание

§ 29

Задачи 1,2,3,4

Творческое задание: придумайте опыты, при помощи которых можно продемонстрировать, что потенциальная энергия поднятого тела зависит от массы и высоты.

I. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ, ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ (5 мин.)

Приветствие. Проверка готовности к уроку. Давайте вспомним, что мы называем работой силы? В каких единицах измеряется работа? При каких условиях работа силы положительна, отрицательна, равна нулю? Какой знак будет иметь работа, совершенная силой F? А если мы с вами будем определять работу силы трения?

Просмотр фрагмента. Чему мы будем учиться на уроке? Какие знания сможем применять?

О каком виде энергии пойдет речь на уроке?

Какую энергию мы называем потенциальной, по каким формулам ее определять?

Есть ли в физике понятие потенциальных сил?

К какому состоянию стремиться замкнутая система тел?

В чем физический смысл использования понятия потенциальной энергии?

Проблема:Как зависит потенциальная энергия от высоты, на которой находится тело?

Гипотеза.1. Нужно выбрать нулевой уровень потенциальной энергии, рассмотреть несколько случаев. Энергия связана с работой сил.

Фронтально, беседа

Выдвигают гипотезы

Отвечают на вопросы

II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА (15 мин.)

Запишем в вами определение потенциальных или как их по-другому называют, консервативных сил. К таким силам относятся силы гравитации, электростатические и силы упругости. Действия консервативных сил удобно рассматривать с помощью понятия потенциальной энергии. Давайте подумаем, почему. Посчитаем работу при перемещении тела массой m с высоты h1 на высоту h2. Работа силы тяжести по перемещению на ∆x равна произведению модулей этих векторов и косинусу угла между ними, то модуль перемещения будет равен разности высот h1-h2, если высоту отсчитывать с поверхности Земли. Угол между векторами в этом случае равен 0, а соs0^o=1.

Если тело перемещается вверх, то работа будет также равна разности двух величин, называемых потенциальной энергией тела. Потенциальная энергия тела в данной точке – это скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из этой точки в точку, принятую за ноль отсчета потенциальной энергии.

Работу консервативных сил можно выразить как изменение потенциальной энергии. Эти величины имеют противоположный знак. При падении мяча относительно поверхности Земли E_pуменьшается, а сила тяжести совершает положительную работу. При растяжении пружины потенциальная энергия увеличивается, а сила упругости совершает отрицательную работу, так как препятствует растяжению. Потенциальная энергия зависит от системы отсчета, поэтому в задачах всегда используется изменение потенциальной энергии, а не сама ее величина.

Пусть в поле действия потенциальной силы тяжести из некоторой точки О в точку 1 перемещается тело. Например, рукой переносят камень. При этом на тело будет действовать две силы: сила руки и сила тяжести. Они направлены противоположны, поэтому и совершенные этими силами работы будут с противоположным знаком. Точке О припишем нулевое значение потенциальной энергии. Работа, совершенная рукой при переносе перешла в потенциальную энергию тела. Если перенести тело через точку 1, где А12 – работа руки от 1 до 2. Заменим работу руки на работу силы тяжести. Вывод: работа консервативной силы равна убыли потенциальной энергии тела. Что из этого следует? Запишем принцип минимума потенциальной энергии. Именно поэтому атомы собираются в молекулы или кристаллы. Если на тело действуют потенциальные и непотенциальные силы, то полная работа сил будет равна А=Ар+Аnp, где работа потенциальных сил и работа непотенциальных сил соответственно.

Состояние с большей потенциальной энергией является энергетически невыгодным. Это подтверждается примерами видом равновесия тела.

Работа в тетрадях, ответы на вопросы

.

Записывают определение

Предполагают, что если тело предоставлено самому себе, то консервативные силы будут перемещать его туда, где потенциальная энергия меньше.

рассматривают 3 вида равновесия тела, находящегося на опоре.

Энергия – это физическая величина, характеризующая способность тела совершать работу. Консервативные силы — это такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0

I∆xI=h1-h2

F_{g ↑↑ ∆}x

А_g=mgh1-mgh2

I∆xI=h2-h1

F_{g ↑↓ ∆}x

А_g=mgh1-mgh2

A_g=E_p1-E_p2= -∆E_p

E_p1= A_p1

E_p2=A_p2

A_p2=A_p1+A₁₂

Любая замкнутая система стремится перейти в такое состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна.

А=Ар+Аnp

III. ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ЗНАНИЙ (15 мин.)

№1. Что обладает большей потенциальной энергией: птица массой 2 кг, летящая на высоте 5 м. или мяч, массой 0,5 кг., летящий на высоте 15 м.

Замечание: если мы примем высоту, на которой летит птица за ноль, то ее потенциальная энергия в этом случае =0.

№2. 3.12 №1, 2(см-но в тетрадях) И.О.Громцева

№3. Найдите работу, которую нужно совершить, чтобы положить друг на друга в стопку 5 словарей, лежащих отдельно на столе высотой 1 м. Масса каждого словаря 2 кг, толщина 10 см.

Замечание: Если тело нельзя считать материальной точкой, то под h нужно понимать изменение положения центра тяжести тела.

№4. 3.12 №6

№5. №343 Рымкевич.

Индивидуальная работа.

Решают в тетрадях

Центр тяжести тела – точка, через которую проходит равнодействующая сил тяжести при любом положении тела.

IV ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ, ИНСТРУКТАЖ. (задание на доске) (4 мин.)

§29 Задачи после §29 №1,2,3,4 , для решения нужно вспомнить формулу для вычисления объема тел, а также связь массы с плотностью. Творческое задание: придумайте опыты, при помощи которых можно продемонстрировать, что потенциальная энергия поднятого тела зависит от массы и высоты.

VИТОГ УРОКА, РЕФЛЕКСИЯ (1 мин).

Повторительно-обобщающая беседа (сочетание вопросов репродуктивного, продуктивного, проблемного характера; последним идёт главный вопрос урока). Рефлексия.

Мы сегодня поняли, что такое потенциальная энергия и почему в задачах используется изменение ее величины. Сформулировали принцип минимума потенциальной энергии и возможные случаи равновесия тела на опоре. Ответим каждый для себя на вопросы:

Я сегодня на уроке открыл для себя…

Мне понравилось на уроке то, что…

На уроке меня порадовало…

Я сегодня узнал…

Мне было интересно…

Можете озвучить при желании.