Закон сохранения энергии в механике

Цель урока
1. Исследовать выполнение закона сохранения энергии в различных механических процессах.
2. Развивать навыки исследовательской работы, научить делать выводы, анализировать полученный результат.
3. Воспитывать коллективизм, внимание, интерес к предмету физики.

Оборудование урока
Для повторения материала к уроку использование ИКТ (ноутбук, проектор, экран). Выполнение фронтального эксперимента: штатив с муфтой и лапкой; набор грузов; динамометр; набор по механике (направляющая рейка, секундомер, два датчика, шарик, каретка).

Ход урока
Оргмомент.
Постановка целей исследовательской работы.
Вопросы к повторению материала по теме «Закон сохранения энергии».
Мотивация проверки закона сохранения энергии (компьютерные задачи – идеальный процесс).
Решение исследовательских задач.
Сформулировать выводы исследовательской работы.
Подвести итоги урока. Рефлексия участников.

Задача 1. Исследовать превращение потенциальной энергии тела, поднятого над нулевым уровнем в потенциальную энергию дефомированной пружины
Цель эксперимента: выяснить выполнение закона сохранения механической энергии и возможные погрешности измерения.
Теоретическое обоснование:
Ер1 = mgh, Ер2 = kx2/2, x = h,
хср =(х1+х2+х3+х4+х5)/5

Порядок выполнения работы
Груз из набора прочно укрепите на крючке динамометра.
Поднимите рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы.
Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины.
Повторите опыт пять раз. Подсчитайте Е1ср = mghср и Е2ср = kx2 /2.
Результаты занесите в таблицу . Сравните отношение Е1ср/Е2ср с единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.

Задача 2. Исследовать работу силы трения и выполнения общего закона сохранения энергии в механических процессах.
Цель эксперимента: сравнить работу силы трения и изменение полной механической энергии тела при движении тела по наклонной плоскости и выяснить условия выполнения общего закона сохранения энергии.
Теоретическое обоснование: Атр = Fтр·S,
v0 = 2S/t, m = F/g, Еk = mv2/2, Ер = mgh,
Fтр = µmg cos α, v =2S/t, Атр = Ек – Ер,
S =х –x0 =∆х

Порядок выполнения работы
Установить направляющую рейку под углом α =30° к поверхности стола. Установить датчики на нем и подключить секундомер.
Измерить расстояние между датчиками.
Измерить время движения с помощью секундомера. Измерить силу тяжести каретки динамометром, найти массу груза.
Найти силу трения скольжения каретки по рейке, равномерно перемещая её при помощи динамометра (держать горизонтально).
Рассчитать значение конечной скорости и кинетическую энергию тела.

Порядок выполнения работы
Найти высоту h положения тела над нулевым уровнем.
Вычислить потенциальную энергию тела, поднятого над нулевым уровнем.
Проверить равенство закона сохранения энергии
Заполнить таблицу:

Сформулировать общий вывод о проделанной исследовательской работе
Заполнить бланк ответов.
Определить относительную погрешность измерения.
Сделать вывод о границе применимости закона сохранения энергии в условиях эксперимента.
В чем заключается истинное утверждение исследовательской работы.