Конспект урока «Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия» по физике для 7 класса

7 класс

§ 62, 63 Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия.

Тип урока:

по основной дидактической цели: урок повторения изученного и урок ознакомления с новым материалом.

По основным этапам учебного процесса: комбинированный

Цели урока:

Учебная:

Познакомить учащихся с понятием «Энергия», с видами механической энергии, с формулами для расчета кинетической и потенциальной энергиями.

Развивающая и воспитывающая:

• содействовать развитию речи, учить анализировать, сравнивать, способствовать развитию памяти, логического мышления.

• способствовать дисциплинированности, аккуратности, культуры общения.

Оборудование: компьютер, мультимедийные средства (презентация), шарик, наклонная плоскость, брусок.

План урока

1.     Организационный момент (1-2 мин)

2. Проверка домашнего задания (10 мин)

3.     Изучение нового материала (20 мин)

4.     Закрепление материала (10-20 мин)

5.     Домашнее задание (2 мин)

Здравствуйте ребята! Давайте отметим отсутствующих на уроке.

На прошлом уроке вам была задана задача. Один ученик решает задачу у доски, все остальные повторяют пройденную тему.

Изучение нового материала.

В повседневной жизни мы часто используем слово «энергия». Как правило, оно связано с работой электростанцией и мощных машин. На заводах и фабриках работают станки и машины, расходуя электрическую энергию. Автомобили, самолеты, тепловозы и теплоходы при работе расходуют энергию сгорающего топлива. Люди возобновляют свой запас энергии при помощи пищи.

В физике понятие «энергия» является одним из самых важных. Это понятие связывает механические явления с тепловыми, электрическими, а также с явлениями, которые происходят внутри молекул и атомов вещества. Что же такое энергия?

Рассмотрим несколько примеров.

1. Сжатая пружина,

2. Шарик, который катится по поверхности стола,

3. Мяч находится над Землей.

При определенных условиях эти тела могут совершить механическую работу. Итак, сила упругости совершает работу при распрямлении пружины, поднимая при этом груз.

Шарик, скатываясь с наклонной плоскости и ударившись о брусок, передвинет его на некоторое расстояние.

Сила тяжести может совершить работу, если шарик опустить и дать ему упасть на Землю.

Про тела, которые могут совершить работу, говорят, что они обладают энергией.

Энергия – это физическая величина, характеризующая способность тела совершить работу.

Энергию выражают в СИ в тех же единицах, что и работа, то есть в Джоулях.

Чем большую работу может совершить тело, тем большей энергией оно обладает.

От чего же зависит энергия поднятого мяча? Как вы думаете ребята. Звучат ответы учеников. Очевидно, что от высоты, на которой находится мяч, и от его массы. То есть можно сказать, что энергия зависит от взаимного расположения тел – мяча и Земли.

От чего же зависит энергия сжатой пружины?

От деформации пружины, то есть от взаимного расположения ее витков, а витки пружины - это часть одного тела.

Энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела называется потенциальной.

Энергия поднятого над Землей камня, деформированной пружины, сжатого газа, воды в реках удерживаемой плотинами – все это примеры тел, обладающих потенциальной энергией.

Вычислим потенциальную энергию Е_п тела массой m, поднятого над Землей на высоту h. Будем считать потенциальную энергию тела, лежащего на поверхности Земли, равной нулю. Тогда Е_п тела, поднят поднятого на некоторую высоту, будет определяться работой, которую совершит сила тяжести при падении тела на Землю: Е_п = А, А = Fh, сила F = mg, тогда Е_п = mgh

m – масса тела,

g – ускорение свободного падения,

h – высота, на которую поднято тело.

Движущийся автомобиль может совершить работу, а это значит, что он обладает энергией даже при выключенном моторе.

Энергией обладают движущийся вагон, летящая пуля.

Допусти шарик, скатившись с наклонной плоскости, движется по горизонтальной поверхности стола. Столкнувшись с бруском он совершает работу против силы трения между бруском и столом. Брусок передвинется. Следовательно, шарик во время своего движения обладает энергией.

Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической энергией.

Движущаяся вода, приводя во вращение турбины гидроэлектростанций, расходует свою кинетическую энергию и совершает работу. Кинетической энергией обладает и движущийся воздух – ветер.

Рассмотрим, от каких физических величин зависит кинетическая энергия тела. Проводим еще раз опыт с шариком и наклонной плоскостью.

Чем больше высота, с которой скатывается шарик, тем больше его скорость и тем дальше он передвигает брусок, то есть совершает большую работу. Значит кинетическая энергия тела зависит от его скорости.

Если скатывать с одной и той же высоты тела разной массы, то можно увидеть, что, чем больше масса шарика, тем на большее расстояние при столкновении переместится брусок, то есть совершается большая работа. Следовательно, чем больше масса движущегося тела, тем больше его кинетическая энергия.

Таким образом, чем больше масса тела и скорость, с которой оно движется тем больше его кинетическая энергия.

Для того чтобы определить кинетическую энергию тела, применяют формулу

m – масса тела, v – скорость его движения.

Пусть машина массой m, движущаяся со скоростью v, начинает тормозить, чтобы остановиться. Пусть S, который пройдет машина с момента начала торможения до полной остановки, называется тормозным путем.

На этом пути сила трения совершает работу А=F_трS.

Кинетическая энергия машины изменяется от максимального значения до 0.

Это изменение кинетической энергии равно совершенной работе, то есть

Если силу трения принять постоянной для всех транспортных средств, то чем больше кинетическая энергия, тем длиннее их тормозной путь.

Чем больше кинетическая энергия транспортного средства, тем длиннее его тормозной путь.

Пусть S₁ – тормозной путь машины массой m₁, движущейся со скоростью v₁ = 50 км/ч.

Тормозной путь грузовика массой 2m_1, движущегося со скоростью v = 50 км/ч, составляет 2S.

Тормозной путь автомобиля массой m₁/2, движущегося со скоростью v = 50 км/ч, составляет S/2.

Тормозной путь автомобиля массой m₁/2, движущегося со скоростью v = 100 км/ч, составляет 2S.

Часто тело обладает одновременно как кинетической, так и потенциальной энергией, например летящий самолет.

Сумма кинетической и потенциальной энергией тела обычно называют полной механической энергией тела Е = Е_п + Е_к.

Закрепление материала.

Решите задачу:

Птичка массой 120 гр. при полете достигает скорости 72 км/ч. Определите энергию движения этой птички.

Дано: m=120 гр, v= 72 км/ч.

Найти: Е_к -?

Решение:

Переводим в СИ 120 гр=0,12кг, 72 км/ч = 20 м/с

Е_к = m v² /2

Ответ: Е_к =24 Дж

Что мы узнали на уроке?

1. Про какое тело говорят, что оно обладает энергией?

2. Какую энергию называют потенциальной?

3. Какую энергию называют кинетической?

Спасибо всем за работу, сегодня активно работали….

Домашнее задание:

§ 62, 63, упражнение 40

Решите задачи:

1. Белый медведь массой 750 кг перепрыгивает препятствие высотой 1,2 м. Какую энергию он затрачивает при таком прыжке? (Е_п = 9000 Дж)

2. Акула массой 250 кг плывет со скоростью 18 км/ч. Определите ее кинетическую энергию. (3125 дж)