ТЕМА 3. РУКОТВОРНЫЕ СИСТЕМЫ
УРОК 23
ТЕМА. РАБОТА И ЭНЕРГИЯ
Цель урока: обучающая - сформировать у
учащихся понимание таких понятий, как «работа», «энергия»; объяснить, в результате которых
природных процессов происходит преобразование энергии из одного вида в другой; развивающая
- подвести учащихся к пониманию значения энергии в жизни человека и закона
сохранение энергии; воспитательная - воспитывать бережное отношение к источникам энергии.
Основные понятия: виды энергии:
солнечная, световая, тепловая, электрическая, механическая.
Методы урока: словесный (беседа),
создание ярких учебно-образных представлений, практический (составление схемы
преобразование энергии).
Оборудование: молоток, велосипедный
насос, мисочка с песком и тяжелый предмет (например, кусок кирпича и т.п.).
Тип урока: усвоение новых знаний и
умений.
Межпредметные связи: физика (7
класс).
Структура урока
И. Проверка домашнего задания
II. Сообщение темы, цели и
задач урока
III. Актуализация опорных знаний
учащихся, их предшествующего опыта
IV. Изложение основного материала
1. Что такое механическая работа, за
какой формуле ее вычисляют.
2. Что такое энергия, механическая
энергия.
3. Примеры преобразования энергии.
V. Подведение итогов урока
VI. Домашнее задание
Ход урока
И. ПРОВЕРКА ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ
- Вопросы и задания к ученикам
1. Наведите семь простых примеров
механизмов. Зачем человек создает и использует простые механизмы?
2. Чем сложные механизмы
отличаются от простых?
3. Задания для выполнения на доске
«Найди пару»: соедините линиями слова из левого и правого столбиков.
Блок Колодец
Рычаг Сверло
дрели
Клин Лестницы
Подъемный Винт
кран
Коловорот Весло
Наклонная плоскость Топор
II. СООБЩЕНИЕ ТЕМЫ, ЦЕЛИ И
ЗАДАЧ УРОКА
III. АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ УЧАЩИХСЯ, ИХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО
ОПЫТА
- Беседа
Слово «работа» очень часто звучит в
нашем языке.
- Как вы думаете, кто выполняет
работу? (Человек.)
- Какое слово является синонимом к слову
«работа»? (Труд.) Следовательно, в повседневной речи работой называют труд человека.
- Что делает человек, чтобы восстановить
истраченные во время работы силы? (Отдыхает, ест.)
- Что дают человеку продукты
питание для того, чтобы она могла выполнять работу? (Энергию.)
IV. ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА
1. Что такое механическая работа, по которой
формулой ее вычисляют
- Слово учителя
В науке слово «работа» имеет несколько
иначе значение. Его используют в том случае, когда под действием силы тело
перемещается из одного места в другое. Такое действие называют механической силы
работой.
- Задания в рабочей тетради
Рассмотрим, от чего зависит
механическая работа.
Пример 1
Допустим, нам нужно поднять с
пола и поставить на стол ведро с водой и чашку с водой.
- В каком случае мы будем
применять большую силу: при поднимании чашки или при поднятии ведра? (Когда
будем поднимать ведро с водой.)
Мы выполняем большую работу,
поднимая ведро, поскольку применяем при этом большую силу.
Итак, работа зависит от величины
применяемой силы.
Пример 2
Допустим, нам нужно поднять с
пола два ведра с водой, но одно надо поставить на стул, а другое - на
стол. Силы, которые мы будем применять для подъема ведер, будут одинаковы,
поскольку их масса одинакова.
- В каком же случае выполняемая
работа будет больше и почему? (Работа будет больше тогда, когда мы будем поднимать
ведро на стол, поскольку расстояние, на которое мы перемещаем тело, будет больше, чем
для поднятия его на стул.)
Итак, работа зависит от расстояния,
на которое перемещается тело.
Механическая работа определяется
величине силы и расстоянием, на которое перемещается тело под действием этой силы. Это
определение записывают формуле:
A = F ∙
S.
Работа равна силе, умноженной на
расстояние.
- Какую работу выполняет тело,
падает на поверхность Земли (например, камень)? Как увидеть результат его работы?
(После падения тела на поверхности Земли остается углубление-это означает, что
частицы грунта или песка были смещены телом, что падало.)
Учитель демонстрирует опыт, бросая
предмет в сосуд с песком.
Если камень бросить на колышек, он
забьет его в землю. Можно сказать, что камень имеет механическую энергию.
- Где используют работу тела,
что падает на поверхность Земли? (Чтобы забить гвоздь, мы поднимаем молоток и «бросаем»
(опускаем) его на головку гвоздя, выполняя при этом работу. То же самое
происходит тогда, когда человек рубит дрова топором.)
- Задания в рабочей тетради
2. Что такое энергия, механическая
энергия
Энергия - это способность тела
выполнять работу.
- Какое космическое тело является источником
энергии для всего живого на Земле? (Солнце.)
- Задания в рабочей тетради
3. Примеры преобразования энергии
Процесс преобразует солнечную
энергию в энергию химических связей? (Фотосинтез.)
Далее учащиеся вместе с учителем
составляют схему преобразования энергии в результате природных процессов и
человеческой деятельности.
Следовательно, энергия не исчезает бесследно и
не образуется из ничего, а превращается из одного вида в другой.
- Задания в рабочей тетради
V. ПОДВЕДЕНИЕ
ИТОГОВ УРОКА
- Что означает понятие «механическая
работа»? (Способность силы перемещать тело с одного места на другое.)
- От каких двух характеристик
зависит работа? (Работа определяется величиной силы и расстоянием, на которую
перемещается тело под действием этой силы.)
- Что означает понятие «энергия»?
(Энергия - это способность тела выполнять работу.)
- Какие виды энергии вам уже известны
из предыдущих уроков природоведения? (Солнечная, световая, тепловая, энергия
химических связей, электрическая энергия.)
VI. ДОМАШНЕЕ
ЗАДАЧА
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ К УРОКУ
Энергия
Недаром говорят: «Энергия - хлеб
промышленности». Вырастая человек нуждается продуктов питания (иначе говоря,
«хлеба насущного») для выполнения работы. Чем более развиты промышленность и
техника, тем больше энергии они требуют. Существует даже специальное понятие -
«опережающее развитие энергетики». Это означает, что ни одно промышленное
предприятие, ни один новый город или просто дом нельзя построить до того,
как будет определено или создано заново источник энергии, которую они станут
потреблять. Вот почему по количеству энергии, которая добывается и используется,
можно довольно точно судить о технической и экономической мощи, а проще говоря,
о богатстве любого государства.
Природа имеет огромные запасы
энергии. Ее дают солнечные лучи, ветры и движущиеся массы воды, она есть в древесине,
залежах газа, нефти, каменного угля и в других видах топливных полезных
ископаемых. Почти безграничная энергия заложена в ядрах атомов вещества. Однако для
прямого использования человеком пригодны не все формы энергии.
За долгую историю энергетики создана
немало технических средств и способов добывания энергии и преобразования ее в
необходимые для людей формы. Собственно, человек и стал человеком только тогда, когда
научилась получать и использовать тепловую энергию. Огонь костров зажгли
первые люди, которые еще не понимали его природы, однако этот способ преобразования
химической энергии в тепловую и световую сохраняется и совершенствуется уже
на протяжении тысячелетий.
К энергии собственных мускулов и огня
люди добавили мускульную энергию животных. Они изобрели технику для удаления химически
связанной воды из глины с помощью тепловой энергии огня - так называемые
гончарные печи, в которых получали прочные керамические изделия. Но процессы,
происходящие при обжиге глиняной посуды, в организмах животных и человека при
работе, человек изучил только через много тысячелетий спустя.
Потом люди изобрели мельницу - технику
для преобразования энергии водных потоков и ветра в механическую энергию
вращающегося вала. Однако только с изобретением паровой машины, а позднее двигателя
внутреннего сгорания, гидравлической паровой и газовой турбин, электрических
генератора и двигателя, человечество получило в свое распоряжение достаточно мощные
технические устройства. Они способны преобразовать природную энергию на ее другие виды,
которые удобны для применения и могут выполнять тяжелую работу. Поиск новых
источников энергии на этом не завершился: были изобретены аккумуляторы, топливные
элементы, преобразователи солнечной энергии в электрическую, реактивные двигатели, а
уже в середине XX в.- атомные реакторы.
С помощью энергетических машин
добывают и преобразуют один вид энергии (первичный) на другой (вторичный).
Очень часто машина одного типа с такой переработкой одного вида энергии в другой,
нужен, не может справиться. Тогда энергию нужного вида получают путем
последовательных преобразований в цепочке энергетических машин разного вида.
Например, если генератор,
преобразует механическую энергию в электрическую, раскручивает паровая турбина, то в
энергетической установке должны присутствовать еще паровые котлы с топкой - они
преобразует химическую энергию топлива в тепловую энергию пара или парогенераторы
с атомными реакторами - здесь пара образуется за счет энергии, выделяющейся
при делении ядер атомов.
Однако чем больше машин в цепочке,
тем выше потери энергии. Иначе говоря, тепла можно получить гораздо больше
от сжигания угля в печи, построена в доме, чем в том случае,
когда где уголь нагреет сначала паровой котел электростанции, а затем по
помощью полученной электричества будет работать обогреватель, обогревая тот самый
дом, вместо печи. Поэтому перед учеными и инженерами стоит важная задача:
создать машины и технологические процессы (порядок действий), в которых нежелательные потери
энергии будут наименьшими.
Конечными потребителями полученной
энергии являются: разнообразные транспортные и рабочие машины, источники света,
устройства управления, средства передачи и обработки информации, источники тепла - одним
словом, почти все предприятия, учреждения и жилые дома на планете.