формулює самостійно або в співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1];
створює та аналізує самостійно або в співпраці з іншими моделі об’єктів і явищ, які необхідно дослідити [12 ПРО 1.4.1];
здійснює самостійно або в співпраці з іншими дослідження, фіксує результати [12 ПРО 1.4.2];
формулює самостійно або в співпраці з іншими висновки за результатами досліджень та обґрунтовує їх [12 ПРО 1.5.2];
планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або в співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1];
порівнює, аналізує самостійно або в співпраці з іншими природні й техногенні об’єкти, явища та процеси на основі наукових методів пізнання та законів природи [12 ПРО 3.1.1];
оцінює самостійно або в співпраці з іншими значення природничих наук, техніки й технологій для суспільного прогресу та сталого розвитку [12 ПРО 3.4.1];
застосовує самостійно або в співпраці з іншими наукове знання та власний досвід для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 4.3.2].
Мета уроку: формувати в учнів уявлення про механічну енергію, її основні види та процеси, що супроводжуються перетворенням 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.
Ключові слова: механічна енергія, кінетична енергія, потенціальна енергія, закон збереження механічної енергії.
План уроку:
Мотиваційна частина.
Тобі це може знадобитися.
Основна частина.
Попрактикуймо самостійно.
Рефлексія.
Очікувані результатидля учнівства:
розрізняє види механічної енергії;
розуміє, як відбуваються перетворення механічної енергії з одного виду в інший;
пояснює процеси та роботу різних механізмів, які супроводжуються перетвореннями енергії;
використовує набуті знання для аналізу життєвих ситуацій.
Очікувані результатидля вчителя:
учні розрізняють види механічної енергій;
учні розуміють, як відбуваються перетворення механічної енергії з одного виду в інший;
учні пояснюють процеси та роботу різних механізмів, які супроводжуються перетвореннями енергії;
учні використовують набуті знання для аналізу життєвих ситуацій.
1. Мотивація
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 3 хв.
Завдяки чому деякі дитячі машинки (рис. 1), після того, як їх потягнути назад і відпустити, починають рухатися вперед? Від чого будуть залежати швидкість їхнього руху та відстань, на яку вони проїдуть?
Крім того, що учням потрібно звернути увагу на формули та фізичні величини в них, закцентуйте на одиницях вимірювання та на важливості їх запису в системі СІ під час розв’язку задач.
Загадайте види механічної енергії та встановіть співвідношення в таблиці 1.
Табл.1
A
1
Потенціальна енергія
B
2
Потенціальна енергія пружно деформованого тіла
C
3
Кінетична енергія
D
4
Жорсткість тіла
E
5
Швидкість
F
6
Висота
G
7
Видовження (стиснення) тіла
Нагадаю, що одним із фундаментальних законів природи є закон збереження й перетворення енергії: енергія нікуди не зникає і нізвідки не виникає, вона лише перетворюється з одного виду на інший, передається від одного тіла до іншого.
Посилання на відео:
Відео
Відео
Відео
Відео
3. Основна частина
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 20 хв.
Зверніть увагу учнів на те, що різні забави та види спорту супроводжуються переходом однієї механічної енергії в іншу, що розуміння цих процесів дозволяє вберегтись від травмувань.
При переході однієї енергії в іншу загальна кількість енергії залишається постійною, але бувають і 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:
Підкинути м’яч та впіймати його.
Ударити м’яч об підлогу чи стіну, що призведе до його деформації.
Запустити заводну іграшкову машинку.
Продемонструвати роботу іграшкового пружинного пістолета.
Завдання №1
Розгляньмо процеси перетворення різних видів механічної енергії. Розпочнімо з найпростішого прикладу — дитячої гірки (рис. 2). Коли дитина перебуває у верхній точці гірки, то володіє потенціальною енергією по відношенню до землі.
Під час спуску відстань до землі буде зменшуватися. Тож і потенціальна енергія зменшуватиметься. А от швидкість спуску, навпаки, зростатиме разом із кінетичною енергією. І в кінці швидкість стане максимальною.
Рис. 2
Чому небезпечно створювати гірки, кут нахилу яких більше шістдесяти градусів?
Гірки є не лише на дитячих майданчиках, а й в аквапарках (рис. 3). На водних гірках ділянка наприкінці спуску може бути вигнута вгору.
Опишіть, якими видами механічної енергії буде володіти людина та які перетворення механічної енергії з одного виду в інший будуть відбуватися в кожному пункті:
Людина розбігається та застрибає на гірку.
Людина спускається з гірки.
Через вигнутий кінець гірки людина підлітає вгору.
Людина з певної висоти падає та потрапляє у воду.
Завдання №2
Найвища водна гірка у світі заввишки 120 м розташована в аквапарку в Дубаї. Швидкість, якої набирає людина у трубі з водою, сягає 80 км/год.
Розрахуй, якою потенціальною енергією будеш володіти особисто ти, знаходячись на найвищому місці в цій гірці.
Якою буде твоя кінетична енергія, коли ти досягнеш максимальної швидкості?
Дружня порада вчителю
Завдання №3
Після розваг на водних гірках ходімо на батут (рис. 4).
Опиши, які перетворення механічної енергії будуть відбуватися під час стрибків на батуті.
Перейдімо до більш екстремальних розваг. Один із таких роуп-джампінг — вид спорту, що полягає в стрибках із певної висоти на еластичному канаті (рис. 5).
Опиши, які перетворення механічної енергії будуть відбуватися під час пострілу з лука в горизонтальному напрямку.
Уявімо ситуацію, що під час пострілу з лука швидкість вильоту стріли сягала 90 км/год. При цьому тятива розтягується на 5 см. Якщо маса стріли складає 30 г, то розрахуйте жорсткість тятиви. Розглянемо ідеальні умови та будемо вважати, що вся енергія пружної деформації перейшла в кінетичну енергію.
Якби за цих самих умов стріляли з лука вертикально вгору, на яку максимальну висоту підлетить стріла?
Дружня порада вчителю
Завдання №5
На кухні також можна спостерігати перетворення енергії.
Рис. 7
Подивися на пристрій, зображений на фото. Для чого він потрібен і як він працює?
Які перетворення енергії ми можемо спостерігати під час його роботи?
4. Попрактикуймо самостійно
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 12 хв.
Зверніть увагу учнів ще раз на важливість запису одиниць вимірювання фізичних величин у системі СІ під час розв’язання задач.
А зараз тобі потрібно використати свої знання для розв’язання задач. Познайомтеся, це Максим. У нього є свій автомобіль, він працює на залізничному вокзалі та полюбляє грати в м’яча. Опір повітря та тертя під час розв’язування задач не враховуємо.
Задача №1. Стиснута на 5 см пружина амортизатора автомобіля Максима має енергію 25 Дж. Визначте жорсткість пружини амортизатора. Відповідь: 20000Н/м
Задача №2. Знайдіть масу автомобіля Максима, якщо він рухається зі швидкість 90 км/год та має кінетичну енергію 500000 Дж. Відповідь: 1600 кг
Задача №3. Автомобіль Максима, що рухається зі швидкістю 72 км/год, почав гальмувати, через якийсь час його швидкість стала дорівнювати 18 км/год. Як при цьому змінилася кінетична енергія транспортного засобу? Маса автомобіля 1,6 т. Відповідь: 300000 Дж
Задача №4. Максим нарешті дістався до роботи, та під час своєї зміни спостерігав таке: залізничний вагон масою 50 т, що рухається зі швидкістю 9 км/год, наштовхується на пружинний амортизатор і зупиняється. Наскільки стиснулася пружина амортизатора, якщо її жорсткість становить 200000 Н/м? Відповідь: 200000 Н/м
Задача №5. Нарешті зміна Максима закінчилася, і він може відпочити та пограти в м’яча. Копнувши ногою м’яч, він надав йому швидкість 15 м/с. На яку максимальну висоту підлетить м’яч. Відповідь: 11,25 м
Рівень А: задачі № 1, 2 Рівень В: задачі № 2, 3, 4 Рівень С: задачі № 3, 4, 5
Рефлексія
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 3 хв.
Заримуй одне-два речення, які стосуються механічної енергії та її видів.
Мета уроку: формувати в учнів уявлення про механічну енергію, її основні види та процеси, що супроводжуються перетворенням 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.
Ключові слова: механічна енергія, кінетична енергія, потенціальна енергія, закон збереження механічної енергії.
План уроку:
Мотиваційна частина.
Тобі це може знадобитися.
Основна частина.
Попрактикуймо самостійно.
Рефлексія.
Очікувані результатидля учнівства:
розрізняє види механічної енергії;
розуміє, як відбуваються перетворення механічної енергії з одного виду в інший;
пояснює процеси та роботу різних механізмів, які супроводжуються перетвореннями енергії;
використовує набуті знання для аналізу життєвих ситуацій.
1. Мотивація
Завдяки чому деякі дитячі машинки (рис. 1) після того, як їх потягнути назад і відпустити, починають рухатися вперед? Від чого буде залежати швидкість їхнього руху та відстань, на яку вони проїдуть?
Загадайте види механічної енергії та встановіть співвідношення в таблиці 1.
Табл.1
A
1
Потенціальна енергія
B
2
Потенціальна енергія пружно деформованого тіла
C
3
Кінетична енергія
D
4
Жорсткість тіла
E
5
Швидкість
F
6
Висота
G
7
Видовження (стиснення) тіла
Нагадаю, що одним із фундаментальних законів природи є закон збереження й перетворення енергії: енергія нікуди не зникає і нізвідки не виникає, вона лише перетворюється з одного виду на інший, передається від одного тіла до іншого.
Посилання на відео:
Відео
Відео
Відео
Відео
3. Основна частина
Завдання №1
Розгляньмо процеси перетворення різних видів механічної енергії. Розпочнімо з найпростішого прикладу — дитячої гірки (рис. 2). Коли дитина перебуває у верхній точці гірки, то володіє потенціальною енергією по відношенню до землі.
Під час спуску відстань до землі буде зменшуватися. Тож і потенціальна енергія зменшуватиметься. А от швидкість спуску, навпаки, зростатиме разом із кінетичною енергією. І в кінці швидкість стане максимальною.
Рис. 2
Чому небезпечно створювати гірки, кут нахилу яких більше шістдесяти градусів?
Гірки є не лише на дитячих майданчиках, а й в аквапарках (рис. 3). На водних гірках ділянка наприкінці спуску може бути вигнута вгору.
Опишіть, якими видами механічної енергії буде володіти людина та які перетворення механічної енергії з одного виду в інший будуть відбуватися в кожному пункті:
Людина розбігається та застрибає на гірку.
Людина спускається з гірки.
Через вигнутий кінець гірки людина підлітає вгору.
Людина з певної висоти падає та потрапляє у воду.
Завдання №2
Найвища водна гірка у світі заввишки 120 м розташована в аквапарку в Дубаї. Швидкість, якої набирає людина у трубі з водою, сягає 80 км/год.
Розрахуй, якою потенціальною енергією будеш володіти особисто ти, знаходячись на найвищому місці в цій гірці.
Якою буде твоя кінетична енергія, коли ти досягнеш максимальної швидкості?
Завдання №3
Після розваг на водних гірках ходімо на батут (рис. 4).
Опиши, які перетворення механічної енергії будуть відбуватися під час стрибків на батуті.
Перейдімо до більш екстремальних розваг. Один із таких роуп-джампінг — вид спорту, що полягає в стрибках із певної висоти на еластичному канаті (рис. 5).
Опиши, які перетворення механічної енергії будуть відбуватися під час пострілу з лука в горизонтальному напрямку.
Уявімо ситуацію, що під час пострілу з лука швидкість вильоту стріли сягала 90 км/год. При цьому тятива розтягується на 5 см. Якщо маса стріли складає 30 г, то розрахуйте жорсткість тятиви. Розглянемо ідеальні умови та будемо вважати, що вся енергія пружної деформації перейшла в кінетичну енергію.
Якби за цих самих умов стріляли з лука вертикально вгору, на яку максимальну висоту підлетить стріла?
Завдання №5
На кухні також можна спостерігати перетворення енергії.
Рис. 6
Подивися на пристрій, зображений на фото. Для чого він потрібен і як він працює?
Які перетворення енергії ми можемо спостерігати під час його роботи?
4. Попрактикуймо самостійно
А зараз тобі потрібно використати свої знання для розв’язання задач. Познайомтеся, це Максим. У нього є свій автомобіль, він працює на залізничному вокзалі та полюбляє грати в м’яча. Опір повітря та тертя під час розв’язування задач не враховуємо.
Задача №1. Стиснута на 5 см пружина амортизатора автомобіля Максима має енергію 25 Дж. Визначте жорсткість пружини амортизатора.
Задача №2. Знайдіть масу автомобіля Максима, якщо він рухається зі швидкість 90 км/год та має кінетичну енергію 500000 Дж.
Задача №3. Автомобіль Максима, що рухається зі швидкістю 72 км/год, почав гальмувати, через якийсь час його швидкість стала дорівнювати 18 км/год. Як при цьому змінилася кінетична енергія транспортного засобу? Маса автомобіля 1,6 т.
Задача №4. Максим нарешті дістався до роботи, та під час своєї зміни спостерігав таке: залізничний вагон масою 50 т, що рухається зі швидкістю 9 км/год, наштовхується на пружинний амортизатор і зупиняється. Наскільки стиснулася пружина амортизатора, якщо її жорсткість становить 200000 Н/м?
Задача №5. Нарешті зміна Максима закінчилася, і він може відпочити та пограти в м’яча. Копнувши ногою м’яч, він надав йому швидкість 15 м/с. На яку максимальну висоту підлетить м’яч.
Рівень А: задачі № 1, 2 Рівень В: задачі № 2, 3, 4 Рівень С: задачі № 3, 4, 5
Рефлексія
Заримуй одне-два речення, які стосуються механічної енергії та її видів.
Ділись та обговорюй важливе