Temat

Zasada zachowania energii mechanicznej i jej zastosowanie

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

III. Energia. Uczeń:

5) wykorzystuje zasadę zachowania energii do opisu zjawisk oraz zasadę zachowania energii mechanicznej do obliczeń.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Sformułowanie zasady zachowania energii mechanicznej.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Analizowanie przemian energii w spadku swobodnym.

2. Posługiwanie się pojęciem energii mechanicznej w sytuacjach typowych.

3. Stosowanie zasady zachowania energii w sytuacjach typowych i problemowych.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- formułuje zasadę zachowania energii,

- rozwiązuje problemy związane z przemianą energii mechanicznej w sytuacjach z życia wziętych.

Metody kształcenia

1. Metoda odwróconej klasy.

2. Rozwiązywanie zadań typowych i problemowych (praca w grupach).

Formy pracy

1. Koordynowanie działań uczniów pracujących w grupach w celu osiągnięcia zamierzonego efektu.

2. Praca w grupach nad rozwiązywaniem zadań problemowych.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Przypomnienie zadań z pracy domowej.

Polecenie 1

Z krawędzi balkonu znajdującego się na wysokości 20 m wypada (wskutek nieuwagi) mała doniczka o masie 0,5 kg. Przyjmij, że na doniczkę nie działa praktycznie siła oporu. Doniczka porusza się z przyspieszeniem $10\frac{m}{s^2}$.

Przepisz do zeszytu i uzupełnij poniższą tabelkę wstawiając odpowiednie wartości w układzie SI wysokości, wartości prędkości, energii potencjalnej, energii kinetycznej oraz energii mechanicznej.

[Tabela 1]

Odpowiedź:

[Tabela 2]

Polecenie 2

Doniczka upadła tuż obok Janka. Bardzo zdenerwowany tym faktem, wyrzucił tę doniczkę pionowo do góry praktycznie z poziomu ziemi nadając jej prędkość skierowana pionowo do góry o wartości 15 $\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$.

Przepisz do zeszytu i uzupełnij poniższą tabelkę wstawiając odpowiednie wartości w układzie SI wysokości, wartości prędkości, energii potencjalnej, energii kinetycznej oraz energii mechanicznej.

[Tabela 3]

Odpowiedź:

[Tabela 4]

Realizacja lekcji

Na podstawie wyników uzyskanych w obydwu tabelkach proszę sformułować zasadę zachowania energii mechanicznej.

Zasada zachowania energii mechanicznej to jedna z najważniejszych zasad w fizyce. Mówi ona, że w przypadku układu ciał na który nie działają żadne siły zewnętrzne oraz nie działają żadne siły oporu, całkowita energia mechaniczna układu pozostaje stała.

[Slideshow 1]

1. Co musi zrobić skoczek, aby rozpocząć skoki na batucie?

2. Jaką energię posiada ugięta batuta?

3. Jaką energię posiada skoczek, gdy batuta jest wyprostowana?

4. Opisz przemiany energii od chwili rozpoczęcia skoku do chwili ponownego wylądowania na batucie?

5. Narysuj diagram obrazujący przemiany energii podczas skoku skoczka.

6. Czy całkowita energia mechaniczna ulega zmianie podczas skoków skoczka? Odpowiedź uzasadnij.

Podsumowanie lekcji

1. Zasada zachowania energii mechanicznej ma charakter empiryczny, to znaczy, że została sformułowana jako wniosek z bardzo wielu doświadczeń.

2. Zasada zachowania energii mechanicznej głosi, że jeśli siły zewnętrzne nie wykonują pracy nad układem ciał i na składniki układu nie działają siły tarcia lub oporu ośrodka, to energia mechaniczna układu pozostaje stała. To znaczy, że energia kinetyczna i potencjalna składników układu mogą się zmieniać, ale ich suma pozostaje niezmieniona.

3. Zasada zachowania energii mechanicznej ma duże znaczenie praktyczne, ponieważ pozwala w łatwy i prosty sposób obliczyć lub przynajmniej oszacować niektóre wielkości opisujące układ ciał w różnych procesach.