107. Енергія та її види. Частина 1

Урок №107. Енергія та її види.
Частина 1

---

Мета уроку: формувати в учнів уявлення про енергію, її основні види та процеси, що супроводжуються перетворення однієї енергії в іншу; розвинути вміння пояснювати перетворення енергії на основі реальних прикладів та застосувати знання для вирішення різних життєвих ситуацій.

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

• 4. Якісна освіта.
• 3. Міцне здоров’я.
• 7. Відновлювальна енергія.

Ключові слова: енергія (механічна, теплова, світлова, хімічна, електрична, ядерна), потенціальна енергія, кінетична енергія, електродвигун, електромеханічний генератор, двигун внутрішнього згоряння, ккал.

План уроку:

1. Мотиваційна частина.
2. Тобі це може знадобитися.
3. Основна частина. 
   • 3.1 Перетворення енергії під час протікання різних процесів.
   • 3.2. Перетворення енергії в пристроях.
4. Попрактикуймо самостійно.
5. Рефлексія.

Очікувані результати для учнівства:

Очікувані результати для вчителя:

---

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 3 хв.

Чому колеса поїзда нагріваються при гальмуванні (рис. 1)?
Від чого залежить значення температури коліс під час гальмування?
Чи є способи, які дозволяють зменшити температуру коліс під час гальмування?

---

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 10 хв.

Енергія — це здатність тіла (системи тіл) виконувати роботу.
На рис. 2 можеш переглянути види енергії.
Зазвичай енергія позначається літерою Е або W та вимірюється в Дж (джоулях).

Розглянь табл. 1 та знайди співвідношення між енергією та її визначенням.

Табл. 1

А	Механічна енергія	1	це енергія електромагнітних хвиль у видимому просторі, яка поширюється у вигляді світла.
В	Теплова енергія	2	це енергія, яка виникає внаслідок руху заряджених частинок (електронів) в електричному полі.
С	Світлова енергія	3	енергія, яку фізичне тіло має завдяки рухові чи перебуванні в полі потенціальних сил.
D	Хімічна енергія	4	це енергія, що вивільняється при розщепленні або синтезі атомних ядер.
E	Електрична енергія	5	енергія руху атомів, молекул або інших частинок, з яких складається тіло.
F	Ядерна енергія	6	це енергія, що міститься в хімічних зв’язках речовин і вивільняється під час хімічних реакцій.

Механічна енергія ділиться на два типи:

• Кінетична енергія — це енергія, яку має тіло внаслідок свого руху.

• Потенціальна енергія — це енергія, зумовлена взаємодією тіл або частин тіла.

Потенціальна енергія пружно деформованого тіла — це енергія, яка накопичується в тілі внаслідок його пружної деформації.

Закон збереження енергії: 
Енергія не виникає нізвідки та не зникає безслідно, а лише переходить з одного виду в інший або передається від одного тіла до іншого, при цьому її загальна кількість у замкнутій системі залишається незмінною.

---

Посилання на відео:

---

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 17 хв.

Важливо донести учням інформацію про існування різних видів енергії, про можливі переходи енергії з одного виду в інший. При цьому загальна кількість енергії залишається постійною, але можуть існувати втрати на теплообмін чи тертя.
Можна провести ряд дослідів та демонстрацій, які дозволяють учням переконатися в тому, що перетворення одного виду енергії в інший відбуваються постійно.

1. Потерти швидко металеву монету об лінійку (механічна енергія переходить у теплову).
2. Нагрівання телефона під час його роботи (електрична, хімічна — у теплову).
3. Робота електричної лампочки (електрична — у світлову, якщо лампа розжарювання, то — і в теплову).
4. Робота міксера (електрична в механічну).
5. Потерти долоні одна об одну (механічна в теплову).
6. Портативна сонячна панель (світлова в електричну).

І це не повний список, після обговорення питань в пункті 3.1. поцікавтесь в учнів, чи можуть вони навести якісь свої приклади.

3.1 Перетворення енергії під час протікання різних процесів

Завдання №1

Переглянь уважно рис. 3 та вкажи, які перетворення енергії з одного виду в інший на них зображені.

Завдання №2

Переглянь табл. 2, у якій представлені переходи з одного виду енергії в інший, наведи свої приклади, коли можна спостерігати подібні перетворення.

Табл. 2

Перетворення енергії	Приклад
Ядерна → Електрична
Електрична → Хімічна
Хімічна → Теплова
Теплова → Світлова
Світлова → Механічна

Завдання №3

На рис. 4 зображений супутник ERS-2, який 21 квітня 1995 року був запущений у космос.

Його маса складала 2,3 т. Спочатку планувалося, що ERS-2 прослужить три роки, але він працював значно довше. Рішення про його виведення з орбіти було ухвалено у 2011 році. Останнім днем його існування є 21 лютого 2024 року. Під час падіння на Землю він згорів в атмосфері над північною частиною Тихого океану. До речі, на рис. 5 можна побачити фото цього супутника під час падіння.

1. Які перетворення енергії відбувалися в процесі падіння супутника на Землю?
2. Чому супутник згорів в атмосфері?
3. Чому вчені змінюють орбіту супутників та “змушують” їх падати на Землю, а не залишають на орбіті?

Завдання №4

Природні явища також супроводжуються переходом однієї енергії в іншу.
Блискавка — це іскровий розряд всередині хмар або між хмарами та землею (рис. 6). 
Щодня в небі спалахує 10 мільйонів блискавок.

1. Переглянь рис. 6 та опиши, які перетворення енергії ми можемо спостерігати?
2. Чому на відкритому полі блискавка потрапляє частіше в дерево, а не в землю?

Завдання №5

Процес експлуатації автомобіля також супроводжується перетворенням одного виду енергії в іншу. «Формула-1» — це, напевно, найпопулярніший у світі спортивний захід після Олімпійських ігор та чемпіонату світу з футболу.  Зараз боліди “Формули-1” розвивають швидкість до 360 км/год. 
Після кожних 20-30 км боліди потребують заміни коліс під час піт-стопу (рис. 7).
У 2019 році команда Red Bull Racing двічі оновила рекорд за швидкістю піт-стопу, який тепер становить 1.88 секунди. 

1. Які перетворення енергії відбуваються в процесі руху коліс боліда по трасі?
2. Навіщо колеса потребують заміни? До чого може привести невчасна заміна коліс?

---

3.2. Перетворення енергії в пристроях

Дружня порада вчителю

У цій частині уроку бажано продемонструвати пристрої, у яких відбуваються перетворення енергії. У школі мають бути моделі електродвигунів, електромеханічний генератор можна замінити демонстрацією ручного ліхтарика:

• https://gadgetarium.com.ua/ua/p1801961081-fonarik-ruchnoj-svetodiodnyj.html

Для демонстрації роботи двигуна внутрішнього згорання можна скористатися 3D-моделлю:

• https://www.mozaweb.com/uk/Extra-3D_sceni-Chotiritaktnij_dvigun_Otto-4020

Однією з основних частин автомобіля є двигун. Його робота також супроводжується перетворенням одного виду енергії в іншу. Переглянь табл. 3, у яку занесені різні пристрої, та заповни її.

Табл. 3

Електродвигун	Електромеханічний генератор	Двигун внутрішнього згорання
Джерело	Джерело	Джерело
Які перетворення енергії відбуваються в пристроях?
З яких основних елементів складається кожен із цих пристроїв?
Який принцип роботи кожного з цих пристроїв?

---

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 12 хв.

Цей тип завдань дозволяє учням звернути увагу на раціон своєї їжі.
Зверніть увагу учнів на важливість для здоров’я людини вживати корисну їжу. Та поясніть, які можуть бути наслідки, коли людина споживає більшу або меншу, ніж потрібну, кількість ккал на день.

Людям теж звідкись потрібно брати енергію для свого існування. Єдиним постачальником енергії для організму людини є окиснення органічних речовин, які поступають із їжею. При розщепленні харчових продуктів до кінцевих елементів — вуглекислого газу й води — виділяється енергія, частина якої переходить у механічну роботу, яку виконують м’язи, друга частина використовується для синтезу більш складних сполук або накопичується в спеціальних мікроенергетичних сполуках.
Тобто відбувається перетворення хімічної енергії на механічну.

Енергію, яку ми отримуємо з їжею, зазвичай вимірюють у ккал (1 ккал = 4186,8 Дж). Кожен продукт має свою енергетичну цінність (рис. 8). Враховуючи таблицю, у якій вказано добову норму калорій за віком, та таблицю з калорійністю деяких продуктів, виконайте такі завдання.

Якщо недостатньо доданої таблиці з калорійністю продуктів, можна скористатися іншими таблицями з інтернету.

Рівень А: виберіть продукти та їхню кількість для закриття потреби вашого організму на добу.
Рівень В: виконання рівня А + розписати меню, якщо у вас триразове вживання їжі на день.
Рівень С: виконання рівня А + розписати меню, якщо у вас п’ятиразове вживання їжі на день.

---

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 3 хв.

Уяви, що ти на один день залишаєшся без певного виду енергії (наприклад, електричної).
Як зміниться ваш день? Як ви будете розв’язувати побутові проблеми?

---

Урок №107. Енергія та її види.
Частина 1

---

Мета уроку: формувати в учнів уявлення про енергію, її основні види та процеси, що супроводжуються перетворення однієї енергії в іншу; розвинути вміння пояснювати перетворення енергії на основі реальних прикладів та застосувати знання для вирішення різних життєвих ситуацій.

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

• 4. Якісна освіта.
• 3. Міцне здоров’я.
• 7. Відновлювальна енергія.

Ключові слова: енергія (механічна, теплова, світлова, хімічна, електрична, ядерна), потенціальна енергія, кінетична енергія, електродвигун, електромеханічний генератор, двигун внутрішнього згоряння, ккал.

План уроку:

1. Мотиваційна частина.
2. Тобі це може знадобитися.
3. Основна частина.
   • 3.1 Перетворення енергії під час протікання різних процесів.
   • 3.2. Перетворення енергії в пристроях.
4. Попрактикуймо самостійно.
5. Рефлексія.

Очікувані результати для учнівства:

---

ому колеса поїзда нагріваються при гальмуванні (рис. 1)?
Від чого залежить значення температури коліс під час гальмування?
Чи є способи, які дозволяють зменшити температуру коліс під час гальмування?

---

Енергія — це здатність тіла (системи тіл) виконувати роботу.
На рис. 2 можеш переглянути види енергії.
Зазвичай енергія позначається літерою Е або W та вимірюється в Дж (джоулях).

Розглянь табл. 1 та знайди співвідношення між енергією та її визначенням.

Табл. 1

А	Механічна енергія	1	це енергія електромагнітних хвиль у видимому просторі, яка поширюється у вигляді світла.
В	Теплова енергія	2	це енергія, яка виникає внаслідок руху заряджених частинок (електронів) в електричному полі.
С	Світлова енергія	3	енергія, яку фізичне тіло має завдяки рухові чи перебуванні в полі потенціальних сил.
D	Хімічна енергія	4	це енергія, що вивільняється при розщепленні або синтезі атомних ядер.
E	Електрична енергія	5	енергія руху атомів, молекул або інших частинок, з яких складається тіло.
F	Ядерна енергія	6	це енергія, що міститься в хімічних зв’язках речовин і вивільняється під час хімічних реакцій.

Механічна енергія ділиться на два типи:

• Кінетична енергія — це енергія, яку має тіло внаслідок свого руху.

• Потенціальна енергія — це енергія, зумовлена взаємодією тіл або частин тіла.

Потенціальна енергія пружно деформованого тіла — це енергія, яка накопичується в тілі внаслідок його пружної деформації.

Закон збереження енергії: 
Енергія не виникає нізвідки та не зникає безслідно, а лише переходить з одного виду в інший або передається від одного тіла до іншого, при цьому її загальна кількість у замкнутій системі залишається незмінною.

---

Посилання на відео:

---

3.1 Перетворення енергії під час протікання різних процесів

Завдання №1

Переглянь уважно рис. 3 та вкажи, які перетворення енергії з одного виду в інший на них зображені.

Завдання №2

Переглянь табл. 2, у якій представлені переходи з одного виду енергії в інший, наведи свої приклади, коли можна спостерігати подібні перетворення.

Табл. 2

Перетворення енергії	Приклад
Ядерна → Електрична
Електрична → Хімічна
Хімічна → Теплова
Теплова → Світлова
Світлова → Механічна

Завдання №3

На рис. 4 зображений супутник ERS-2, який 21 квітня 1995 року був запущений у космос.

Його маса складала 2,3 т. Спочатку планувалося, що ERS-2 прослужить три роки, але він працював значно довше. Рішення про його виведення з орбіти було ухвалено у 2011 році. Останнім днем його існування є 21 лютого 2024 року. Під час падіння на Землю він згорів в атмосфері над північною частиною Тихого океану. До речі, на рис. 5 можна побачити фото цього супутника під час падіння.

1. Які перетворення енергії відбувалися в процесі падіння супутника на Землю?
2. Чому супутник згорів в атмосфері?
3. Чому вчені змінюють орбіту супутників та “змушують” їх падати на Землю, а не залишають на орбіті?

Завдання №4

Природні явища також супроводжуються переходом однієї енергії в іншу.
Блискавка — це іскровий розряд всередині хмар або між хмарами та землею (рис. 6). 
Щодня в небі спалахує 10 мільйонів блискавок.

1. Переглянь рис. 6 та опиши, які перетворення енергії ми можемо спостерігати?
2. Чому на відкритому полі блискавка потрапляє частіше в дерево, а не в землю?

Завдання №5

Процес експлуатації автомобіля також супроводжується перетворенням одного виду енергії в іншу. «Формула-1» — це, напевно, найпопулярніший у світі спортивний захід після Олімпійських ігор та чемпіонату світу з футболу.  Зараз боліди “Формули-1” розвивають швидкість до 360 км/год. 
Після кожних 20-30 км боліди потребують заміни коліс під час піт-стопу (рис. 7).
У 2019 році команда Red Bull Racing двічі оновила рекорд за швидкістю піт-стопу, який тепер становить 1.88 секунди.

1. Які перетворення енергії відбуваються в процесі руху коліс боліда по трасі?
2. Навіщо колеса потребують заміни? До чого може привести невчасна заміна коліс?

---

3.2. Перетворення енергії в пристроях

Однією з основних частин автомобіля є двигун. Його робота також супроводжується перетворенням одного виду енергії в іншу. Переглянь табл. 3, у яку занесені різні пристрої, та заповни її.

Табл. 3

Електродвигун	Електромеханічний генератор	Двигун внутрішнього згорання
Джерело	Джерело	Джерело
Які перетворення енергії відбуваються в пристроях?
З яких основних елементів складається кожен із цих пристроїв?
Який принцип роботи кожного з цих пристроїв?

---

Людям теж звідкись потрібно брати енергію для свого існування. Єдиним постачальником енергії для організму людини є окиснення органічних речовин, які поступають із їжею. При розщепленні харчових продуктів до кінцевих елементів — вуглекислого газу й води — виділяється енергія, частина якої переходить у механічну роботу, яку виконують м’язи, друга частина використовується для синтезу більш складних сполук або накопичується в спеціальних мікроенергетичних сполуках.
Тобто відбувається перетворення хімічної енергії на механічну.

Енергію, яку ми отримуємо з їжею, зазвичай вимірюють у ккал (1 ккал = 4186,8 Дж). Кожен продукт має свою енергетичну цінність (рис. 8). Враховуючи таблицю, у якій вказано добову норму калорій за віком, та таблицю з калорійністю деяких продуктів, виконайте такі завдання.

Якщо недостатньо доданої таблиці з калорійністю продуктів, можна скористатися іншими таблицями з інтернету.

Рівень А: виберіть продукти та їхню кількість для закриття потреби вашого організму на добу.
Рівень В: виконання рівня А + розписати меню, якщо у вас триразове вживання їжі на день.
Рівень С: виконання рівня А + розписати меню, якщо у вас п’ятиразове вживання їжі на день.

---

Уяви, що ти на один день залишаєшся без певного виду енергії (наприклад, електричної).
Як зміниться ваш день? Як ви будете розв’язувати побутові проблеми?

---