Урочное планирование 05 темы «Работа и энергия»
УМК «Физика 7-8-9» И.В.Кривченко


Основное содержание урока (план для учителя) Дидактические материалы
Урок 05.1.   Механическая работа и КПД (см. § 05-а, § 05-б).

Демонстрация опыта: «движение бруска по столу под действием силы руки и силы трения» (рекомендация: толкнув брусок по поверхности стола, задать учащимся вопросы: а) какие силы действовали на брусок во время его движения? /сила тяжести, сила действия руки и сила трения скольжения/ б) что общего в ситуациях действия двух из этих этих сил и каких именно? /параллельность направлению движения тела двух векторов: силы действия руки и силы трения скольжения/).

Работа в бытовом понимании. Механическая работа как физическая величина. Единицы механической работы. Завсисмость механической работы от направления вектора силы, от значения модуля силы, от пройденного пути вдоль линии действия силы. Случаи положительной, отрицательной и нулевой работ.

Закрепление: тестилка Т 05-1 «Работа, КПД, мощность» (только 2 блока, устно, фронтально, через видеопроектор).

Относительность механической работы с точек зрения различных наблюдателей: ноль, положительная и отрицательная.

Демонстрация чертежа: «девочка в лифте и мальчик на земле» (см. § 05-а учебника).

Качественно: полезная и полная механические работы; вхождение первой во вторую. Количественно: задача, приводящая к вычислению КПД как доли полезной работы от полной.

Демонстрация чертежа: «погрузка яблок в кузов автомобиля» (см. § 05-б учебника).

КПД как универсальная физическая величина для всех ситуаций, где уместно выделить полезную работу из полной. Процентное выражение КПД как математический прием, но не единица для измерения КПД. Преобразование формулы КПД с учетом подстановки процентных значений.

Закрепление: тестилка Т 05-1 «Работа, КПД, мощность» (только 2 блока, устно, фронтально, через видеопроектор).

Медиалекции § 05-а, § 05-б.

Рассуждалка Р 05-1.

Вычислялки В 05-1, В 05-2.

Тестилка Т 05-1.

Задачи № 1абвг, 2абвг, 4, 5абв (см. стр.109-110 учебника).

Домашнее задание.
• Рассуждалка Р 05-1 (обязательно).
• Вычислялки В 05-1, В 05-2 (в микрогруппах по назначению учителя).
• Задачи № 1абвг, 2абвг, 4, 5абв (по указанию учителя тем учащимся, которым не назначена одна или вторая вычислялка).

Урок 05.2.   Мощность (см. § 05-в).

Проверка д/з: учитель назначает 6 учеников, они пересаживаются на первые парты рядов и решают «на оценку» вычислялку В 05-1 «Механическая работа и КПД» (по 2 ученика 1-3 блоки), задававшуюся на дом (с первых мест 6 учеников пересаживаются на освободившиеся места вызванных учеников); в это время с остальными учениками разбор рассуждалки Р 05-1 «Механическая работа и КПД» (устно, фронтально, через видеопроектор).

Качественное подведение к понятию мощности. Сравнение мощностей на качественном уровне (больше-меньше, увеличивается-уменьшается).

Сравнение рисунков: «землекоп и экскаватор» и «крестьянин и тракторист» (см. § 05-в учебника).

Количественное подведение к понятию мощности (задача, приводящая к вычислению и/или сравнению производительностей труда). Формула для вычисления мощности. Единицы для измерения мощности. Таблица типичных мощностей устройств и механизмов. Сравнение мощностей на основе анализа изменения числителя и/или знаменателя дроби.

Закрепление: задачи № 3абвгд, 6аб (устно, фронтально, на слух; для задачи № 6а рекомендуется только записать «дано», обсудив непривычную формулировку вопроса задачи).

Запас: задачи № 9абв (устно, фронтально, на слух).

Медиалекция § 05-в.

Вычислялки В 05-1, В 05-2.

Тестилка Т 05-1.

Задачи № 3абвгд, 6аб, 9абв (см. стр.109-111 учебника).

Домашнее задание.
• Тестилка Т 05-1 (обязательно).
• Вычислялки В 05-1, В 05-2 (теперь в других микрогруппах по назначению учителя).
• Задачи № 3абвгд, 6аб (по указанию учителя тем учащимся, которым не назначена одна или вторая вычислялка).

Урок 05.3.   Решение текстовых и экспериментальных задач.

Проверка д/з: тестилка Т 05-1 «Работа, КПД, мощность» (письменно, индивидуально, по распечаткам с fizika.ru).

Решение задач на усмотрение учителя (по образцу задач нарастающей сложности репетиционного варианта контрольной работы по подтемам: механическая работа и ее знак, КПД и процентные преобразования, мощность качественно и количественно, блоки/рычаг и выигрыши/проигрыши, а также вариации этих задач; настоятельно рекомендуем ознакомиться с комплексными задачами про блоки подвижные/неподвижные и выигрыши/проигрыши по ссылке ранее, так как данный тип задач позволяет комбинированно охватить некоторые ключевые аспекты 03 и 05 тем). Рекомендуемые подборки задач по теме 05 и «генератор карточек» самостоятельных работ см. здесь – www.fizika.ru/zadachki/index.php?theme=05

Рекомендация: задать учащимся ознакомиться с описанием ДЛР 05-2 «Измерение КПД наклонной плоскости» (в качестве подготовки к следующему уроку).

Тестилка Т 05-1 (распечатки).

Вычислялка В 05-3.

Задачи на индивидуальных карточках.

Описание ДЛР 05-2.

Домашнее задание.
• Вычислялка В 05-3 (обязательно).
• Задачи № ... (на индивидуальных карточках).
• Описание ДЛР 05-2 (ознакомиться).

Урок 05.4.   Измерение КПД наклонной плоскости (см. ДЛР 05-2).

Проверка д/з: заочно, по домашним письменным работам учащихся на сайте.

ДЛР 05-2 «Измерение КПД наклонной плоскости» (дифференцированная лабораторная работа).

Примечание: в случае прогнозируемого дефицита предканикулярного числа уроков, классную ЛР на этом уроке рекомендуется не проводить, приступив к изучению подтемы «Энергия». В таком случае после проведения контрольной работы в конце темы, на каникулы задаем домашнюю ЛР «Измерение мощности при подъёме по лестнице» (см. описание в той же рубрике, где и описание ЛР для классного выполнения).

Проверялки § 05-а, § 05-б, § 05-в.

Описание ДЛР 05-2.

Домашнее задание.
• Проверялки § 05-а, § 05-б, § 05-в (в микрогруппах по назначению учителя).
• Изготовить маятник Максвелла (для желающих).

Урок 05.5.   Энергия и механическая энергия (см. § 05-г, § 05-д).

Проверка д/з: заочно, по домашним письменным работам учащихся на сайте.

Энергия как способность совершать механическую работу. Единицы энергии. Убыль энергии тела при совершении (положительной) работы самим телом, прирост энергии тела при совершении (положительной) работы над телом. Противоположные изменения энергии тела при совершении работы силой трения покоя и силой трения скольжения (важно: подразумевается механическая энергия, но рекомендуется сделать пропедевтику о существании внутренней энергии как энергии «горячих и/или горючих» тел).

Демонстрация опыта: «увеличение энергии тела работой силы трения покоя» (рекомендация: на лист бумаги ставится чашка и лист быстро выдергивается, чашка почти не передвигается; делаем вывод, что времени действия силы трения покоя было недостаточно, чтобы сообщить заметную энергию чашке; затем лист с чашкой двигаем медленно и наблюдаем совершение достаточной работы силой трения покоя, чтобы привести чашку в движение).

Демонстрация опыта: «уменьшение энергии тела работой силы трения скольжения» (рекомендация: ту же чашку толкнуть рукой по поверхности стола и обсудить постепенное замедление скорости чашки до полной остановки; провести сравнение результатов работы силы трения покоя в предыдущем опыте и результатов работы силы треня скольжения в этом опыте).

Кинетическая энергия (перемещения и вращения). Зависимость кинетической энергии от массы и скорости. Относительность кинетической энергии. Потенциальная энергия (под действием сил тяготения, упругости, архимедовой). Зависимость потенциальной энергии от силы взаимодействия и расстояния. Относительность потенциальной энергии. Механическая энергия как сумма всех кинетических (перемещения и вращения) и всех потенциальных (под действием различных сил) энергий тела.

Закрепление: тестилка Т 05-2 «Виды энергии и её изменение» (устно, фронтально, через видеопроектор). Примечание: рекомендацию о пропедевтике понятия внутренней энергии см. выше.

Запас: задачи № 7абвгд (устно, фронтально, на слух).

Медиалекции § 05-г, § 05-д.

Проверялки § 05-г, § 05-д.

Рассуждалки Р 05-2, Р 05-3.

Тестилка Т 05-2.

Задачи № 7абвгд (см. стр.110 учебника).

Домашнее задание.
• Тестилка Т 05-2 (обязательно).
• Проверялки § 05-г, § 05-д (в разных микрогруппах по назначению учителя).
• Рассуждалки Р 05-2, Р 05-3 (уже в других разных микрогруппах по назначению учителя).
• Задачи № 7абвгд (тем учащимся, которые не попали ни в одну микрогруппу).

Урок 05.6.   Внутренняя энергия и превращения энергии (см. § 05-е, § 05-ж).

Проверка д/з: заочно, по домашним письменным работам учащихся на сайте.

Ситуация неубывания и/или возрастания механической энергии тела при совершении им положительной механической работы (как обоснование необходимости введения понятия внутренней энергии). Внутренняя энергия (макроскопическое определение).

Демонстрация опыта: «передвижение капли воды в трубке термоскопа теплом рук» (акцент: внутренняя энергия рук превращается в работу не непосредственно, сначала превращаясь во внутреннюю энергию колбы термоскопа, затем во внутреннюю энергию воздуха в нем).

Условные разновидности внутренней энергии. Причины, от которых может зависеть внутренняя энергия тел. Закон сохранения энергии (акцент: закон включает любые, даже пока не изученные виды энергии).

Демонстрация опыта: «колебания нитяного и пружинного маятников» (акцент: необходимость начального «вброса» механической энергии извне для существования колебаний; убыль механической энергии маятников и незаметность роста внутренней энергии окружающих тел).

Превращения энергии при колебаниях нитяного маятника (акцент: две энергии одного и того же тела). Превращения энергии при колебаниях пружинного маятника (акцент: три энергии двух разных тел). Превращения энергии при наличии силы трения скольжения (акцент: сила трения покоя приводит к иному результату).

Закрепление: тестилка Т 05-3 «Изменение и превращение энергии» (устно, фронтально, через видеопроектор).

Запас: задачи № 8абвг (устно, фронтально, на слух).

Медиалекции § 05-е, § 05-ж.

Проверялки § 05-е, § 05-ж.

Рассуждалки Р 05-4, Р 05-5.

Тестилка Т 05-3.

Задачи № 8абвг (см. стр.110 учебника).

Домашнее задание.
• Тестилка Т 05-3 (обязательно).
• Проверялки § 05-е, § 05-ж (в разных микрогруппах по назначению учителя).
• Рассуждалки Р 05-4, Р 05-5 (уже в других разных микрогруппах по назначению учителя).
• Задачи № 8абвг (тем учащимся, которые не попали ни в одну микрогруппу).

Урок 05.7.   Решение текстовых задач и задач-рисунков.

Проверка д/з: проверка-консультация по тестилке Т 05-2 «Виды энергии и её изменение» и по тестилке Т 05-3 «Изменение и превращение энергии» (устно, фронтально, через видеопроектор).

Рекомендация: проверку тестилок провести именно в форме консультации по наиболее проблемным местам при домашнем освоении, так как их сдача планируется на последующих уроках.

Решение задач на усмотрение учителя (по образцу задач нарастающей сложности репетиционного варианта контрольной работы по подтемам: механическая работа и ее знак, КПД и процентные преобразования, мощность качественно и количественно, блоки/рычаг и выигрыши/проигрыши, а также вариации этих задач; настоятельно рекомендуем ознакомиться с комплексными задачами про блоки подвижные/неподвижные и выигрыши/проигрыши по ссылке ранее, так как данный тип задач позволяет комбинированно охватить некоторые ключевые аспекты 03 и 05 тем). Рекомендуемые подборки задач по теме 05 и «генератор карточек» самостоятельных работ см. здесь – www.fizika.ru/zadachki/index.php?theme=05

Запас: задачи № 9гдеж (устно, фронтально, на слух).

Конспект теоретического материала (см. стр.108 учебника).

Задачи № 9гдеж (см. стр.111 учебника).

Задачи на индивидуальных карточках.

Домашнее задание.
• Конспект теоретического материала (наизусть).
• Задачи № ... на индивидуальных карточках.
• Повторить тестилку Т 05-2.

Урок 05.8.   Подготовка к контрольной работе.

Проверка д/з: взаимоконтроль в микрогруппах по конспекту теоретического материала.

Решение задач на усмотрение учителя (по образцу задач нарастающей сложности репетиционного варианта контрольной работы по подтемам: механическая работа и ее знак, КПД и процентные преобразования, мощность качественно и количественно, блоки/рычаг и выигрыши/проигрыши, а также вариации этих задач; тематика энергии не затрагивается, так как будет проверена тестированием). Рекомендуемые подборки задач по теме 05 и «генератор карточек» самостоятельных работ см. здесь – www.fizika.ru/zadachki/index.php?theme=05

Опубликовать репетиционный вариант контрольной работы (вывесить на информационном стенде в классе и/или предоставить ссылку на интернет-ресурс).

Проверка д/з: тестилка Т 05-2 «Виды энергии и её изменение» (письменно, индивидуально, по распечаткам с fizika.ru).

Репетиционный вариант к/р.

Тестилка Т 05-2 (распечатки).

Задачи № 9гдеж (см. стр.111 учебника).

Домашнее задание.
• Репетиционный вариант к/р (обязательно).
• Задачи № 9гдеж (для претендующих на «отлично» в четверти).
• Повторить тестилку Т 05-3.

Урок 05.9.   Контрольная работа.

Письменная контрольная работа: решение текстовых задач и задач-рисунков (по подтемам: механическая работа и ее знак, КПД и процентные преобразования, мощность качественно и количественно, блоки/рычаг и выигрыши/проигрыши, а также вариации этих задач; тематика энергии не затрагивается, так как будет проверена тестированием).

Проверка д/з: тестилка Т 05-3 «Изменение и превращение энергии» (письменно, индивидуально, по распечаткам с fizika.ru).

Примечание: рекомендуется проверку тестилки проводить именно в конце урока, т.к. она традиционно представляет сложность для учащихся, и урочного времени может не всем хватить.

Карточки вариантов к/р.

Тестилка Т 05-3 (распечатки).

Конспект теоретического материала по предыдущей теме (см. стр.88 учебника).

Домашнее задание.
• Конспект теоретического материала по предыдущей 04 теме (наизусть).
• Изготовить маятник Максвелла (для желающих).

Урок 05.10.   Резерв.

Примечание. Если предканикулярное время позволяет, и этот урок проводится, рекомендуется в начале урока сделать взаимоконтроль в микрогруппах по конспекту теоретического материала по предыдущей теме 04 (который задавался, но не контролировался), далее обсудить задачи № 9гдеж, а в оставшееся время урока сделать краткую пропедевтику § 06-а, § 06-б (см. урок 06.1 следующей темы), что позволит сэкономить время в следующей четверти.

Конспект теоретического материала по предыдущей теме (см. стр.88 учебника).

Задачи № 9гдеж (см. стр.111 учебника).

Домашнее задание.
• Отсутствует (по причине наступления весенних каникул).

Общеметодические рекомендации к теме 05

Это пятая тема в курсе физики у школьников, и первая, где значение физической величины может быть как положительным, так и отрицательным (механическая работа). Это приводит к расширению представлений об изменении физической величины: если тело совершает (положительную) механическую работу, то энергия тела тратится, то есть убывает; но если же то же тело совершает отрицательную механическую работу, то энергия тела не только не тратится, но и возрастает (этот «математический» аспект зачастую остается за рамками уроков физики, что неверно).

На первом уроке изучается понятие механической работы и тесно связанное с ним понятие КПД. Обращаем внимание, что понятия «механическая работа» и «работа силы над телом» являются синонимами. А с точки зрения того, что механическая работа может быть как положительной, так и отрицательной, допустимы и такие терминологические обороты, как «совершение работы над телом» и «совершение работы телом», которые равны по модулю и противоположны по знаку. Это следует из третьего закона Ньютона, о котором мы, конечно же, учащимся пока не говорим. Зачем работе «нужен» знак, мы сможем пояснить при изучении энергии.

Мы отошли от свойственной учебникам А.В.Пёрышкина «привязки» понятия КПД к простым механизмам и пропагандируем его использование применительно к любым явлениям, где совершается механическая работа. Эти примеры могут быть и бытовыми, что вносит оживление в обучение. Например, оцените КПД ученика, который перед прогулкой после школы занёс портфель домой. После ряда допущений мы сумеем подсчитать, что КПД будет порядка 10-20%, т.е. 80-90% работы ученика не является полезной. Этот и аналогичные примеры наглядны и понятны учащимся, хотя точное определение того, что такое «работа человека» дать невозможно.

На втором уроке изучается понятие мощности. Обратим внимание: механическая работа может быть как положительной, так и отрицательной, однако в формуле мощности принято указывать модуль, т.е. считать мощность неотрицательной величиной – это, увы, негласная договорённость, нигде в явном виде не обсуждаемая. Подобно плотности конкретного вещества, которая лишь вычисляется отношением массы к объёму, но не зависит от них, мощность конкретного процесса также зачастую лишь вычисляется отношением работы ко времени и не зависит от них. На это следует обратить внимание учащихся и познакомить их с таблицей типичных мощностей различных процессов и устройств (их можно найти в справочниках или сети интернет).

Далее мы накопили достаточную теоретическую базу, чтобы уделить отдельный урок решению задач – как качественных, так и расчётных, а также выполнить лабораторную работу.

С пятого урока начинается изучение сложных, но интересных вопросов про энергию вообще и механическую и внутреннюю её разновидности в частности. Сначала мы даём представление об энергии вообще как о физической величине, характеризующей способность тел совершать механическую работу. Например, игрушечный паровозик с «батарейкой» или человек могут (способны) совершать механическую работу, значит, они обладают энергией. Далее мы отмечаем, что при совершении телом (положительной) работы, энергия этого тела убывает, и наоборот: при совершении над телом (положительной) работы, энергия этого тела возрастает. К сожалению, дав представление об энергии, мы не можем дать определения энергии. То есть не можем сформулировать правило, пользуясь которым, можно измерить энергию паровозика или человека.

Не намного лучше обстоит дело с «определением» механической энергии, которое тоже является не определением, а описанием представления. Понятие материальной точки не вводилось, интегрировать мы не умеем, поэтому кинетическую энергию, например, катящегося шарика найти не можем. Понятие потенциального поля (каким является поле силы тяжести) тоже не вводилось, поэтому говорить о потенциальной энергии (точнее говоря, о её «потенциальности») мы тоже можем только описательно. Можно, конечно, привести без вывода формулы для расчета потенциальной энергии тел (вблизи земной поверхности) и тел, движущихся без вращения (то есть поступательно). Но это будет фрагментарным и догматическим изложением. Поэтому формулы мы не рассматриваем вообще.

Далее мы вводим представление о внутренней энергии. Уточним, что такое «определение». Это, конечно, некоторая формулировка, позволяющая идентифицировать определяемое понятие среди других. Например, классическое определение внутренней энергии как суммы энергий частиц вещества следует назвать «не-определением» для 7-8 классов. Чтобы говорить о сумме, надо знать слагаемые – кинетические и потенциальные энергии молекул, атомов, ионов. Но они нам в рамках основной школы неизвестны даже по порядку величин, не говоря уже о конкретных значениях для конкретных частиц. Следовательно, чтобы избежать догматизма, нужно давать другое – понятное и осознаваемое учащимися определение или не давать его вообще, ограничившись описанием.

Итак, внутреннюю энергию мы определяем как такую энергию тела, за счет которой может совершаться механическая работа, не вызывая убыли механической энергии. Эта формулировка – качественное определение, то есть описание. Но оно вполне имеет право на жизнь в рамках 7 класса, соответствуя качественным определениям механической энергии и ее разновидностей: кинетической и потенциальной энергий. Тем самым мы создаем «методический паритет» внутри понятия энергии: все ее разновидности изучаются качественно. Это позволяет в едином ключе решать качественные задачи и подготовить учащихся к изучению превращений энергии в механических и тепловых явлениях, которые всегда взаимосвязаны.

Изучение темы занимает оставшуюся половину третьей четверти, что удобно с точки зрения как тематического, так и итогового контроля.

© 2014. Кривченко Игорь Викторович (г. Москва)