Выстраивание научно- теоретического знания на уроках физики через разрешение противоречий в процессе учебной деятельности. В.Ю. Грук, учитель физики и. - презентация

1 Выстраивание научно- теоретического знания на уроках физики через разрешение противоречий в процессе учебной деятельности. В.Ю. Грук, учитель физики и информатики школы 91 РАО

2 T ~ Wk Если T – const, то Wk - const } Куда идет энергия при кипении? 1. U пара = ΣW к U жидкости = ΣW к + ΣW вз U пара < U жид. } Что больше внутренняя энергия воды или пара? 2. Чтобы жидкость превратить в пар энергию надо сообщать Uпара > Uжид. ? ?

3 От модели твёрдого тела к модели взаимодействия шарика с пружиной и обратно Заряды притягиваются От модели жидкости к модели гравитационного и электрического взаимодействия и обратно Земля Заряды отталкиваются

4 Описать движение шарика напружине. Как будет выглядеть график зависимости W k (t), для шарика на пружине? Скорость шарика на поворотах не меняется резко, он там или не разогнался еще или тормозит. t WkWk 0 t WkWk 0 Х мах 0 Х мах x,, Wk 2-3 x,, Wk 3-4 x,, Wk 4-1 x,, Wk

5 t WkWk 0 рис.3 t WkWk 0 рис Шарик падает от 0 до max, W k верен рис Резких поворотов нет в верхней точке немного зависает. График должен быть плавным. 3. Шарик теряет скорость время между подскоками уменьшается. 4. При отскоке скорость меняется резко, а в верхней точке плавно. Как будет выглядеть график зависимости W k (t), для стального шарика, падающего на стальную плиту? WkWk 0 рис.2 t рис.1 WkWk 0 t

6 Как будет выглядеть график зависимости W k (t), если нет потерь энергии? t WkWk 0 рис. 5 Как будет выглядеть график зависимости W k (y), если нет потерь энергии? 0 y WkWk y y WkWk рис. 6

7 h, мh=10h=8h=5h=2h=0h=1h=3h=4h=7 Wp, Дж W, Дж10 Wk=W-Wp, Дж W H Задача 1. Стальной шарик массой 100 г падет с высоты 10 м на стальную плиту. Считая удар абсолютно упругим и пренебрегая другими потерями энергии (например, на сопротивление воздуха), заполнить пустые строки таблицы и нарисовать графики полной механической энергии, график потенциальной и кинетической энергии. Зависимость потенциальной энергии от высоты задана таблицей. Wp Wk W Графики зависимости энергии от координаты для вертикально падающего тела

8 Задача 2. Стальной шарик массой 100 г прикреплен к горизонтально расположенной пружине и лежит на гладком столе. Шарик отклонили вправо так, что пружина растянулась на 3 см и отпустили. Зависимость потенциальной энергии деформации пружины задана таблицей. Пренебрегая потерями энергии (например, на трение и сопротивление воздуха), заполнить пустые строки таблицы и нарисовать графики полной механической энергии, график потенциальной и кинетической энергии. Графики зависимости энергии от координаты для тела на пружине Х, см Wp, Дж W, Дж Wk, Дж W Wp X W W WкWк

9 Как по одному из графиков Wp или Wk построить другой? В процессе решения графических задач необходимо обнаружить три характерные точки, по которым удобно проверять правильность построения. Точка пересечения графиков кинетической и полной энергий: Wk=W, Wp=0 Точка пересечения графиков кинетической и потенциальной энергий: Wk=Wp=W/2 W/2 ЗСЭ W=Wp+Wk W W X Точка пересечения графиков потенциальной и полной энергий: Wp=W, Wk=0 WpWp WкWк

10 По направлению к Земле летит два метеорита. Изобразите примерный ход графиков кинетической, потенциальной и полной энергий (W, x). W x 0 0 Wk > 0 X>>R Wp 0 W>0 } W x, Wk до поверхности земли

11 Что нужно знать, чтобы предсказать судьбу ракеты стартующей с Земли ? После выключения двигателей ее скорость будет уменьшаться. Если ракете удастся добраться до расстояния, на котором энергия взаимодействия мала, она будет дальше двигаться практически равномерно. Скорость этого равномерного движения зависит от значения полной энергии. Минимальное значение полной энергии равно нулю. W r

12 Может ли быть так, что энергии не хватит и ракета вернется (или станет спутником)? Когда полная энергия отрицательна, ракета «в ловушке» !!! W r Точка пересечения покажет значение полной энергии Н Пусть Н-высота подъёма ракеты Формально строим график кинетической энергии Выделяем возможные значения кинетической энергии

13 Демонстрация взаимодействия одноимённых и разноимённых зарядов

14 В начале координат закреплена равномерно заряженная по поверхности сфера. В неё издалека летит заряженный шарик. Один раз слева, другой раз справа. Изобразите примерный ход графиков кинетической, потенциальной и полной энергий (W, x). W x W В задаче надо рассматривать два случая. Эти случаи учащиеся должны выделить сами: 1) Заряды разноимённые, но тогда график аналогичен полёту метеоритов к Земле.

15 W И случай 2: 1) Заряды одноимённые. Они отталкиваются, поэтому при x, Wk до нуля. Затем заряд полетит в обратную сторону. W/ 2 Wk Wp Потенциальная энергия при отталкивании положительна, при притяжении отрицательна. W x

16 На расстоянии порядка десяти размеров атомов Wвз=0 На расстоянии сравнимом с размером атома атомы притягиваются При определённом расстоянии притяжение сменяется отталкиванием Х W Взаимодействие молекул Что знаем? Вдалеке скорость почти не меняется, затем начинает возрастать и убывает до нуля, когда атомы «сцепляются» Полная энергия равна начальной кинетической, потому что взаимодействия почти не было Находим половину полной и симметричным отражением получаем график потенциальной энергии

17 Из дневников Д.Б. Эльконина «До сих пор «упражнение» и «тренировка» рассматривались односторонне – только как укрепление-фиксация определенной системы связей.. Однако существует и другой не менее важный тип упражнений – это упражнения, расшатывающие сложившиеся функциональные связи или не дающие возможности рано сложиться системам. Такое расшатывание, создание возможно больших степеней свободы, до закрепления имеет большое значение.

18 W Х W WкWк WпWп -Q+Q -q υ0υ0 W 2 W Х W WкWк WпWп -Q+Q +q υ0υ0 W 2 Интересные задачи по теме Два закрепленных одинаковых тонких металлических кольца, заряженных равными, но противоположными по знаку зарядами, расположены на небольшом расстоянии друг от друга (см. рис.). Издалека движется по оси, проходящей через центры колец 1) отрицательно; 2) положительно заряженная частица. Опишите движение частиц. Постройте графики.