Троцкая Жанна Евгеньевна

Технологическая карта урока «Закон сохранения и превращения энергии» (Физика, 9 класс)

Материал опубликован 16 May 2017 в группе

УРОК.РФ: группа для участников конкурсов

46915

220017

Технологическая карта урока

Учитель: Троцкая Ж. Е.

Предмет: ФИЗИКА

Класс: 9

Тема урока: ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ И ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ

Тип урока:

Урок применения предметных знаний, умений, навыков

Цель:

Формирование применения предметных знаний, умений, навыков в условиях решения учебных задач повышенной сложности

Планируемые результаты:

Личностные:

-сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся

-умение ясно, точно, грамотно излагать свои мысли в устной и письменной речи
-понимание смысла поставленной задачи
-креативность мышления, инициатива, находчивость

-активность при решении задач

Предметные:

-представление об основных изучаемых понятиях как важнейших моделях, позволяющих описывать и изучать реальные процессы и явления,
-умение работать с текстом (анализировать, извлекать необходимую информацию),
-умение точно и грамотно выражать свои мысли в устной и письменной речи с применением терминологии и символики,
-умение проводить логические обоснования

Метапред-метные

-понимание сущности алгоритмических предписаний и умение действовать в соответствии с предложенным алгоритмом
-умение находить в различных источниках информацию, необходимую для решения проблем, и представлять ее в понятной форме,
-умение планировать и осуществлять деятельность, направленную на решение задач исследовательского характера,
-умение понимать и использовать средства наглядности (графики, диаграммы, таблицы, схемы и др.) для иллюстрации, интерпретации, аргументации,
-умение самостоятельно ставить цели, выбирать и создавать алгоритмы для решения учебных математических проблем

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Личностные УУД

Познаватель-ные УУД

Коммуника-тивные УУД

Регулятив-ные УУД

Организацион-ный этап

Учитель приветствует обучающихся, проверяет готовность к уроку.

Самоопре-деление

Постановка цели и задачи урока. Мотивация учебной деятельности учащихся

На доске – анимация «Колыбель Ньютона»

Учитель обращается к обучающимся: « Это изобретение, придуманное английским актёром Саймоном Пребблом в 1967 году, а сегодня часто встречаемую на письменных столах в кабинетах и офисах. Можно бесконечно долго играть с ней, глядя на качающиеся шарики (как смотреть на текущую воду или огонь). Ученые доказали, наблюдается несколько типов влияния:

- успокаивает нервы;

- снимает стресс;

- помогает привести мысли в порядок;

-отвлекает от проблем;

- расслабляет;

- концентрирует внимание»

Несколько секунд смотрим на маятник.
Далее учитель обращается к обучающимся: «Сконцентрировали внимание? Привели мысли в порядок? А теперь за работу»
И далее продолжает: «На самом деле это устройство называется маятник Ньютона, и изобретено оно было для демонстрации «верховного закона природы» – закона сохранения энергии.

Записываем тему урока.

Смысло-образование

Формулирова-ние познавательной цели

Планирование (определение цели, функций участников, способов взаимодейст-вия)

Целеполага-ние

Актуализация знаний

Учитель обращается к обучающимся: «Урок наш мы проведем в форме исследования, но прежде, вспомним знания необходимые для его проведения.

Перед вами на столах пустые таблицы, в которые вы должны внести цифры (Приложение 2). Каждая цифра соответствует какому-либо утверждению.
На интерактивной доске появляется коробка, из которой учитель вытаскивает утверждения. (Приложение 3.) После окончания работы на следующем слайде появляются правильные ответы (Приложение 4.). Обучающиеся осуществляют взаимопроверку.

Самоопреде-ление
Смыслообра-зование

Нравственно-этическое оценивание

- Структуриро-вание

-Анализ

- Выбор оснований для внесения цифры в нужную колонку

- Умение слушать и слышать

- Понимание речи других

-Оформление внутренней речи во внешнюю

-Контроль
-Коррекция
-Оценка

Обобщение и систематиза-ция знаний (подготовка учащихся к обобщенной деятельности)

На доске появляется слайд, на котором собраны все сведения о двух видах механической энергии (Приложение 5)

Делаем обобщение.

-Самоопреде-ление
-Смыслообра-зование

-Знаково-символические
-Моделирова-ние
-Синтез как составление целого из частей

Инициативное сотрудничест-во в ходе обобщения

-Контроль
-Оценка

Применение знаний и умений в новой ситуации

Учитель обращается к обучающимся : «Переходим к следующему этапу - исследованию.

Перед вами инструкция и установка для проведения опыта. Прочитайте инструкцию, проделайте опыт, выполните соответствующие расчеты.

Обучающиеся в группах выполняют лабораторные работы.

1 группа – «Сравнение потенциальной энергии тела, поднятого над Землей и кинетической энергии движущегося шарика» (Приложение 6)

2 группа – «Сравнение изменения потенциальной энергии пружины с потенциальной энергией поднятого тела» (Приложение 7)

3 группа – «Сравнение изменения потенциальной энергии пружины с изменением кинетической энергии тела» (Приложение 8)

4 группа – «Сравнение изменения потенциальной энергии шара, поднятого на некоторую высоту с кинетической энергией шара, брошенного горизонтально» (Приложение 9)

Самоопреде-ление
Смыслообра-зование

-Выведение следствий;

-Установление причинно-следственных связей; -Построение логической цепи рассуждений;

- Доказательст-во;

-Самостоятель-ное создание способов решения проблем творческого и поискового характера.

-Планирование (определение цели, функций участников, способов взаимодейст-вия)
-Управление поведением партнёра точностью выражать свои мысли (контроль, коррекция, оценка действий партнёра умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли)

-Контроль
-Коррекция
-Оценка

Контроль усвоения, обсуждения допущенных ошибок и их коррекция

По окончании работы представитель от каждой группы подходит к доске и записывает результат опыта в нужной строке заранее заготовленной обобщенной таблицы (Приложение 10)

Делаем вывод.

Учитель задает вопрос: «Почему есть некоторая погрешность?»

Учитель заслушивает ответы и обращает внимание на раздаточный материал (Приложение 11).

Далее учитель обращается к обучающимся с предложением четко сформулировать причину появления погрешности в лабораторных работах.

Самоопреде-ление
Смыслообра-зование

выбор оснований и критериев для сравнения, сериации, классификации объектов

-Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли
-Инициатив-ное сотрудни-чество

-Коррекция
-Оценка

Моделирова-ние

Учитель обращается к обучающимся: "Погрешности во всех группах получились незначительные, тому есть объяснение. Что же в целом можно сказать, опираясь на результаты опытов?"
В ходе обсуждения делаем вывод о том, что во всех опытах один вид энергии переходит в другой, и формулируем закон сохранения и превращения энергии.

На доске снова появляется анимация «Колыбель Ньютона». Учитель предлагает обучающимся объяснить с точки зрения полученного закона принцип действия этого устройства.

Учитель обращается к обучающимся: «Напоминаю, что закон сохранения энергии - это верховный закон природы, а значит, ему подчиняется любой процесс, любое явление – даже наш словарный запас.

В буквальном смысле: как говорим – так и живем.

Оказывается, в нашем лексиконе есть слова – разрушители (на доске появляется слайд). (Приложение 12)

Нам кажется, что мы употребляем ёмкие метафоры, а на самом деле отдаем своему телу такие четкие команды, что тело их даже и не смеет не выполнить, вот и выполняет.

А есть слова-крылья. (на доске появляется слайд) (Приложение 13)

Их совсем немного, но много вовсе и не надо. Потому что каждое слово даже не пуд золота весит, а много больше.

Вот он, наш истинный ресурс….

Прямо сейчас произнесите, пожалуйста, вслух: «Я хочу», а потом так же вслух: «Я намерен», и вы отчетливо почувствуете, что сделали энергетический переход»

Обучающиеся произносят: «Я хочу, я намерен»

Учитель продолжает: «Глагол «намерен» запускает в теле совершенно определенные химические реакции (не гипотеза – проверили замерами). Как раз эти реакции заставляют и мыслить продуктивно, и действовать уверенно»

-Самоопре-деление
-Смыслообра-зование

-Моделирова-ние
-Синтез как составление целого из частей
-Поиск и выделение информации
-Выбор оснований и критериев для сравнения, сериации, классификации объектов

-Управление поведением партнёра точностью выражать свои мысли (контроль, коррекция, оценка действий партнёра умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли)
-Планирование (определение цели, функций участников, способов взаимодейст-вия)
-Постановка вопросов (инициатив-ное сотрудни-чество в поиске и сборе информации)

-Прогнози-рование
-Планирова-ние
-Контроль

Рефлексия (подведение итогов занятия)

Учитель благодарит обучающихся за активную работу на уроке и просит сказать, какие на уроке были «+», «-», что было особенно интересно.

«+»	«-»	«интересно»

Самоопреде-ление
Смыслообра-

зование
Нравственно-этическое оценивание

Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации

Оценка

Приложение 1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Колыбель_Ньютона#/media/File:Newtons_cradle_animation_book.gif

А. Кинетическая энергия

В. Потенциальная

энергия

тела, поднятого над Землей

упруго

деформированной пружины

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.

А. Кинетическая энергия

В. Потенциальная энергия

тела, поднятого над Землей

упруго

деформированной пружины

5 7 8 9

2 3 6 11 12

1 2 4 7 10 11 12

Приложение 5.

Приложение 6.

Лабораторная работа.

Тема: «Сравнение потенциальной энергии тела, поднятого над Землей и кинетической энергии движущегося шарика».

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию тела, поднятого над землей, и кинетическую энергию движущегося шарика; сравнить значения потенциальной и кинетической энергии.

Оборудование; штатив с муфтой и лапкой, металлический желоб, металлический шарик, цилиндр, секундомер, весы, измерительная лента.

Ход выполнения работы.

Определить массу шарика m.

Соберите установку согласно рисунку.

Определите с помощью измерительной ленты высоту, с которой будет пущен шарик h.

Рассчитайте значение потенциальной энергии поднятого над землей шарика Еп по формуле Еп = mgh, приняв g = 9,8 м/с2.

Пустите шарик по металлическому желобу вниз с заданной Вами высоты и измерьте время движения шарика t до удара о цилиндр с помощью секундомера.

Определите перемещение шарика S до удара о цилиндр с помощью измерительной ленты.

Рассчитайте мгновенную скорость шарика при ударе о цилиндр, используя формулу S =. С учетом того, что V0 = 0, получим выражение для расчета мгновенной скорости шарика V =

Рассчитайте кинетическую энергию движущегося шарика Ек по формуле Ек = mV2/2.

Оцените относительную погрешность проверки закона сохранения и превращения энергии по формуле Ɛ = *100%.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Масса шарика

m, кг

Высота шарика над землей

h, м

Время движения шарика

t, c

Перемещение шарика

S, м

Потенциальная энергия поднятого над землей шарика Еп, Дж

Мгновенная скорость шарика V, м/с

Кинетическая энергия движущегося шарика Ек, Дж

Приложение 7.

Лабораторная работа.

Тема: «Сравнение изменения потенциальной энергии растянутой пружины с изменением кинетической энергии тела»

Цель работы: Сравнить уменьшение потенциальной энергии растянутой пружины с увеличением кинетической энергии тела, связанного с пружиной.

Оборудование: два штатива для фронтальных работ; динамометр учебный; шар; нитки; листы белой и копировальной бумаги; линейка измерительная; весы учебные со штативом; гири.

Теоретические основы работы.

На основании закона сохранения и превращения энергии при взаимодействии тел силами упругости изменение потенциальной энергии растянутой пружины должно быть равно изменению кинетической энергии связанного с ней тела, взятому с противоположным знаком:

Для экспериментальной проверки этого утверждения можно воспользоваться установкой, изображенной на рисунке 1. В лапке штатива закрепляют динамометр. К его крючку привязывают шар на нити длиной 60—80 см. На другом штативе на одинаковой высоте с динамометром укрепляют в лапке желоб. Установив шар на краю желоба и удерживая его, отодвигают второй штатив от первого на длину нити. Если отодвинуть шар от края желоба на х, то в результате деформации пружина приобретет запас потенциальной энергии

где k — жесткость пружины.

Затем шар отпускают. Под действием силы упругости шар приобретает скорость V. Пренебрегая потерями, вызванными действием силы трения, можно считать, что потенциальная энергия растянутой пружины полностью превратится в кинетическую энергию шара:

Скорость шара можно определить, измерив дальность его полета S при свободном падении с высоты h. Из выражений и следует, что . Тогда

Целью работы является проверка равенства:

С учетом равенства получим:

Порядок выполнения работы

1.Укрепите на штативах динамометр и желоб на одинаковой
высоте h = 40 см от поверхности стола. Зацепите за крючок динамометра нить, привязанную другим концом к шару. На предполагаемое место падения шара положите лист белой бумаги и сверху него лист копировальной бумаги.

Расстояние между штативами должно быть таким, чтобы шар находился на краю желоба при натянутой нити и отсутствии деформации пружины динамометра.

2. Отодвигайте шар от края желоба до тех пор, пока показания
динамометра не станут равными Fy = 2Н. Отпустите шар и заметьте место его падения на стол по отметке на листе бумаги.

3. Измерьте деформацию х пружины динамометра при силе упругости Fy= 2 Н. Вычислите потенциальную энергию растянутой пружины.

4. Измерьте массу шара с помощью весов и вычислите увеличение его кинетической энергии.

5. Результаты измерений и расчетов занесите в отчетную таблицу.

Fy, Н	x, м	Ер, Дж	m, кг	h, м v	S, м	Еk, Дж

6. Оцените погрешность измерений

ΔЕ = | Еп – Ек|

ΔЕ

Ɛ= 100%

Еп

Приложение 8.

Лабораторная работа.

Тема: «Сравнение изменений потенциальной энергии пружины с потенциальной энергией поднятого тела»

Цель: Сравнить изменение потенциальной энергии растянутой пружины с потенциальной энергией поднятого тела

Оборудование: штатив; динамометр учебный; шар массой 50 г; нитки; линейка измерительная; весы учебные; гири.

Теоретические основы работы.

При взаимодействии тел гравитационными силами и силами упругости выполняется закон сохранения энергии. Для экспериментальной проверки этого закона можно воспользоваться установкой, изображенной на рисунке. В двух лапках штатива закрепляют динамометр и линейку. К крючку динамометра привязывают шар на нити длинной 0,4–0,5 м так, чтобы он касался поверхности стола. Если шар удерживать на поверхности стола, а лапку штатива с динамометром поднять на х, то растянутая пружина приобретет потенциальную энергию.

Затем шар отпускают. Под действием силы упругости пружины шар приобретает скорость. Кинетическая энергия шара увеличивается, а потенциальная энергия пружины уменьшается..

При движении вверх в поле силы тяжести кинетическая энергия шара уменьшается, а потенциальная энергия поднятого шара увеличивается.

Порядок выполнения работы

1. Измерьте с помощью весов массу т шара.

2. Укрепите динамометр на штативе и к его крючку привяжите шар. Заметьте начальную деформацию х0 пружины, соответствующую показанию динамометра F0==тg.

3. Удерживая шар на поверхности стола, поднимите лапку штатива с динамометром так, чтобы динамометр показывал силу F0+F1, где F1=1H, при удлинении пружины динамометра, равном x0+x1.

4.Когда шар удерживается на поверхности стола, а лапка поднята, то растянутая пружина приобретает потенциальную энергию, равную

кх² Fупр

Еп1= т. к. Fупр = кх, то Еп1=

2 2

5. Отпустите шар и заметьте с помощью линейки высоту Н, на которую поднимается шар.

При этом шар получает потенциальную энергию Еп2=mgh.

6. Результаты измерений и расчетов занесите в отчетную таблицу.

m	F	x	h	Еп1	Еп2

Выполните расчет погрешности: Ɛ = *100%.

Приложение 9.

Лабораторная работа

Тема: Сравнение изменения потенциальной энергии шара, поднятого на некоторую высоту с кинетической энергией шара, брошенного горизонтально.

Оборудование: прибор для демонстрации независимости действия сил; весы,

линейка измерительная; отвес; штатив для фронтальных работ.

Установка для опыта показана на рисунке. При отклонении нити А от

вертикального положения шар №1 на ее конце поднимется на некоторую

высоту h относительно начального уровня. При этом система взаимодействующих тел «Земля—шар» приобретает дополнительный запас потенциальной энергии Ep= mgh.

Если шар №1 отпустить, то придя в исходное положение он толкнет шар №2, который , в свою очередь, приобретет определенный запас кинетической энергии

mv²

.Ек=

Для этого измерим с помощью весов массу шара, а скорость шара определим, измерив дальность полета – l при свободном падении с высоты – H.

1. Отклоните шар №1, висящий на нити на 3-4 см. Это и будет высота h.

2.Отпустите шар №1.

3.Шар №1 ударит шар №2, который начнет падать горизонтально.

4.Измерьте высоту подъема – H/

5.Отметьте место падения шара №2 и измерьте дальность полета – l.

6.Выполните расчет потенциальной энергии шара №1 по формуле Ep= mgh.

7.Выполните расчет скорости шара №2, которую он получил вследствие удара.

8.Зная массу шара №2.и скорость, которую он получил, рассчитайте Ек

9.Сравните результаты и сделайте вывод.

m1, кг	h, м	m2, кг	H, м	L, м	Ep	Ек

Приложение 10.

«Сравнение изменения потенциальной энергии шара, поднятого на некоторую высоту, с кинетической энергией шара, брошенного горизонтально»
«Сравнение изменения потенциальной энергии растянутой пружины с изменением кинетической энергии тела»
«Сравнение изменения потенциальной энергии пружины с потенциальной энергией поднятого тела»
«Сравнение потенциальной энергии тела, поднятого над Землей и кинетической энергии движущегося шарика»

Приложение 11.

Условия выполнения закона сохранения энергии:

Замкнутая система тел

Это система тел, которые взаимодействуют только друг с другом. Нет внешних сил взаимодействия.

В реальном мире такой системы не может быть, нет возможности убрать всякое внешнее взаимодействие. Замкнутая система тел - это физическая модель, как и материальная точка является моделью. Это модель системы тел, которые якобы взаимодействуют только друг с другом, внешние силы не берутся во внимание, ими пренебрегают.

Действуют только консервативные силы.

В школьной программе по физике силы разделяют на консервативные и неконсервативные. Консервати́вные си́лы (потенциальные силы) — силы, работа которых не зависит от формы траектории (зависит только от начальной и конечной точки приложения сил). Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости, сила кулоновского (электростатического) взаимодействия. Примерами неконсервативных сил являются сила трения и сила сопротивления среды.

Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется.

Приложение 12.

ВЫРАЖЕНИЯ-РАЗРУШИТЕЛИ

• лопнуло мое терпение,

• я уже голову сломал

• что-то меня гложет

• всю плешь мне проели

• мне перекрыли кислород

• не перевариваю (что-то или кого-то)

• все соки из меня выжали

• много крови мне попортили

• чихать я хотел

• надоело до тошноты

• просто ножом по сердцу

• меня уже колотит (трясет)

• сыт по горло

• загоняли меня до смерти

• побывай в моей шкуре

• давят на меня

Приложение 13.

Слова – крылья.

• Я могу

• У меня всё получается

И самое мощное:

• Я намерен(-а)