Импульс және энергияның сақталу заңы. Кеңістік пен уақытқа тәуелділігі. Физика, 10 сынып, сабақ жоспары.

Ұзақ мерзімді жоспар бөлімі:

Күні:

Сынып: 10

Мектеп:

Мұғалімнің аты –жөні:

Қатысқандар саны:

Қатыспағандар саны:

Сабақ тақырыбы

Импульс және энергияның сақталу заңы. Кеңістік пен уақытқа тәуелділігі.

Осы сабақта қол жеткізілетін оқу мақсаттары (оқу бағдарламасына сілтеме)

Сандық және эксперименттік тапсырмаларды орындау кезінде сақталу заңарын қолдану.

Сабақ мақсаттары

• Импульстің сақталу заңын түсінеді
• Энергияның сақталу заңын түсінеді

Сақталу заңдарын пайдалана отырып, есептер шығара алады.

Күтілетін нәтиже

Тілдік мақсаттар

Оқушылар өздерінің түсініктерін көрсететін жаңа сөздерді пайдаланулары керек. Олар терминдерді түсіну және қолдану керек.

Арнайы пәндік лексика мен терминология:

Сөздік

Құндылықтарды дарыту

• Оқушыларды академиялық адалдыққа тәрбиелеу (тапсырмаларды орындау барысында өз бетімен жұмыстануға үйрету)
• Оқушыларың бойында жауапты азаматтық ұстанымды қалыптастыру.
• Өмір бойы білім алу құндылығын сыни тұрғыдан ойлау арқылы білімге деген құштарлығын қалыптастыру
• Оқушылар арасында ынтымақтастық ортаны қалыптастыру.

 Пәнаралық

байланыстар

Математика, химия

АКТ қолдану дағдылары

Есептер мысалын АКТ көмегімен ұсыну

Бастапқы білім

Энергия, импульс 9-сынып

Сабақ барысы

Сабақтың жоспарланған кезеңдері

Сабақтағы жоспарланған іс-әрекет

Оқушылармен амандасу, түгендеу

Жаңа сабақтың тақырыбын ашып алу үшін төмендегі тапсырмаларды орындау қажет.

А) сөзжұмбақты шешу.

Б) сурет бойынша оқушылардың ойларын тыңдау.

• Импульстің сақталу заңы

 Импульстің сақталу заңын оқып үйрену үшін алдымен оқушыларды бірқатар маңызды ұғымдармен: механикалық жүйе, тұйық механикалық жүйе, сыртқы күштер, ішкі күштер, консервативтік күштер, күш импульсі ұғымдарымен таныстыру керек. Тұйық механикалық жүйе идеалданған ұғым болып табылады. Берілген физикалық жүйедегі денелердің қозғалысын қарастырғанда оларға сыртқы күштердің әсерін қарастыру өте маңызды. Егерде бұл күштер жоқ болса (немесе олар еленбесе), онда импульстің сақталу заңын қолдануға болады; егерде сыртқы күштер әсер етсе, онда жүйеге әсер ететін күш импульсі жүйе импульсінің өзгерісіне тең болады.

Импульстің сақталу заңын оқып-үйрену үшін, тұйық жүйедегі массалары бірдей, жылдамдықтары әртүрлі екі дененің өзара әсерлесуі қарастырылады. Импульстің сақталу заңы Ньютонның екінші және үшінші заңынан қорытылып шығады.

Әсерлескен екі дененің импульстерінің өзгерісі модульдері бойынша тең де, бағыттары қарама-қарсы болатыны дәлелденеді.

Ары қарай заң тұжырымдалады: тұйық жүйені құрайтын денелердің импульстерінің векторлық қосындысы уақыт өтуімен осы денелердің кез келген қозғалысында және өзара әрекеттесуінде өзгермейді.

Импульстің сақталу заңына міндетті түрде эксперименттік тәжірибе көрсетіліп, мысалдар келтіріліп, есептер шығарылуы тиіс. Мынандай, тәжірибелерді көрсетуге болады: рельспен қозғалатын арбашаның өзара әсерлесуі, екі шардың, өзара әсерлесуі, жеңіл арбаша үстіне қойылған бұрандалы, ойыншық және т.б.

 Импульстің геометриялық қосындысы (векторлық) жайында түсіндіру үшін, есеп шығарғанда алдымен графиктік есептерден бастаған дұрыс. Мысалы мына түрдегі есепке тоқталайық. «Радиактивті ядро бөлінгенге дейін біршама жылдамдықпен қозғалып импульске ие болады. Бөлінген кездегі жарықшақтардың импульстерінің қосындысы бастапқы импульсқе тең екенін көрсетіндер».

 Бұл есепті шығарғанда химиямен байланысын қарастырған дұрыс. Ыдыраған кездегі атом ядросының импулъсі және жарықшақтардың импулъсі берілген. Есептің шешуі графиктік түрде суретте көрсетілген.

Сонымен бірге дене релятивистік жылдамдықпен қозғалатын болса, тұйық жүйедегі релятивистік импульстің коеындысы, денелер арасындағы кез келген өзара әсерлесуде тұрақты болып қалады. Ал, импульс р жылдамдықпен мына түрде байланысады:

Классикалық механиканың қолдану шегін қарастырайық. Жарық жылдамдығынан әлдеқайда аз жылдамдықтарда ( <<с) қатыпасы

 , сондықтан да дененің импульсі тең болады.

Бұл тендік Ньютон механикасы үшін дұрыс.

Импульстің сақталу заңын оқып-үйрену негізгі мектеп курсында реактивті қозғалысқа қолданумен аяқталады. Ракетаның қозғалыс жылдамдығын анықтағанда импульстің сақталу заңы қолданылады. Ракета қабықшасының жылдамдығы:

 v_р.қаб=-m₂ v₂/m_р.қаб

мүндағы m_р.қаб ракета қабықшасының массасы; v_р.қаб ракета қабықшасының жылдамдығы; m₂ және v₂ - жанған отынның массасы мен газдың ағу жылдамдығы.

• Механикалық энергия және оның сақталу заңы

 Механикалық знергияның ең қарапайым түрі кинетикалық энергия. Ол барлық жағдайда (материялық нүкте үшін де) масса мен жылдамдықтың квадратының көбейтіндісімен анықталады. Потенциалдық энергия өзара әсерлесу күштеріне байланысты болғандықтан өрнегі өзгеріп отырады. Сондықтан да механикада энергия ұғымын кинетикалық энергиядан бастап қалыптастырған дұрыс.

 Кинетикалық энергия. Жұмыстың анықтамасын және Ньютонның екінші заңын пайдаланып материялық нүктеге әсер ететін кез келген күштің жұмысы кинетикалық эпергияның өзгерісіне, яғни өрнегіндегі жылдамдықтың өзгерісіне тең екенін көрсету қиын емес. Кинетикалық энергия үшін күштің қай түрі болса да, ауырлық күші ме, серпімділік күші ме, үйкеліс күші ме бәрі бір. Егерде күш жұмысы оң болса (А > 0) кинетикалық энергия артады (), теріс болса (А < 0) кинетикалық энергия кемиді(). Жүйенің кинетикалық энергиясы, осы жүйеге кіретін денелердің кинетикалық энергияларының қосындысына тең болады.

 Кинетикалық энергия жұмыс сияқты санақ жүйесіне байланысты болады.

 Потенциалдық энергия. Механикада энергияның бұл түрін қарастырғанда оқушылар оның кем дегенде екі дененің өзара әсеріне байланысты өзгеретінін білулері қажет.

 Біріншіден - мұғалім оқушыларда потенциалдық энергия ұғымын қалыптастырғанда потенциалдық энергия денелер жүйесіне байланысты екеңдігін ескеруі керек.

 Екіншіден оқушылардың негізгі мектепте алған потенциалдық энергия үғымын кеңейтіп, тек қана Жер бетінен жоғары орналасқан денелердің ғана емес, серпімді деформацияланган денелердің де потенциадцық энергиясы болатынын көрсетіп, өрнегі беріледі.

 Үшіншіден - денелер жүйесінің нөлдік деңгейін анықтау өз қалауымызша алынатынын ескерту қажет. Потенциалдық энергия осы нөлдік деңгейді таңдауымызға байланысты болады.

 Потенциалдық энергияны анықтаудағы нөлдік деңгей үғымын енгізу әдістемесін қарастырайық. Мұнда мынандай маңызды кезеңдерді көрсетуге болады.

 1. Потенциалдық энергияның өзін емес өзгерісін анықтайды. Мысалы: Жер бетіне жақын маңдағы ауырлық күші үшін:

 мүвдағы һ₁ және һ₂ дененің жерден бастапқы және соңғы күйлерінің биіктігі.

 Деформацияланған серіппенің потенциалдық энергиясының өзгерісі

 Мұндағы — серпімділік коэффиценті, және серіппенің бастапқы және соңғы деформациясы.

 Жұмыс энергияның өзін емес өзгерісін анықтайды, сондықтан да энергияның өзгерісінің ғана физикалық мағынасы бар. Осыдан барып жүйенің потенциаддық энергиясы нөлге тең деңгейі ерікті түрде таңдап алынады.

 2. Жүйенің нөлдік деңгейіне көбінесе потенциалдық энергиясы аз болатын күйін таңдайды.

 Оқушылар сыртқы күштер тек кинетикалық энергияны өзгертетінін, ал өзара әсерлесу - потенциалдық энергияны -өзгертпейтінін түсіне бермейді. Потенциалдық энергияның өзгерісі өзара әсерлесуші күштің (ішкі күш) істеген жұмысымен анықталады.

 Осы қарастырғандардан барып істелген жұмыстың есебінен кинетикалық энергия артқанда потенциалдық энергия кемиді (және керісінше), яғни тұйық жүйеде энергияның сақталу заңы орындалады.

 Үйкеліс күші әсер еткендегі энергияның сақталу заңын міндетгі түрде қарастыру керек. Бұл кезде үйкеліс күшінің жұмысы жүйенің кинетикалық энергиясын азайтады. Соған қарамай үйкеліс күшінің әсерінен потенциалдық энергия артпайды, тартылыс және серпімділік күштерінің (консервативтік күштер) жағдайындағыдай. Себебі үйкеліс күші өзара әсерлесетін денелердің ара қашықтығына емес, олардың салыстырмалы жылдамдығына байланысты. Бұл күштің жұмысы оның кеңістіктегі алатын бастапқы немесе соңғы орындарына емес, траекториясына байланысты.

Тестік тапсырма. (қосымша 1)

1. Р автокөлігінің жылдамдығы Q автокөлігіне қарағанда екі есе көп, бірақ Q автокөлігінің массасы Р автокөлігінің массасынан төрт есе көп.

Келтірілген тұжырымдардың қайсысы дұрыс?

AР автокөлігінің кинетикалық энергиясы Q автокөлігінің кинетикалық энергиясының жартысына тең

BР автокөлігінің кинетикалық энергиясы Q автокөлігінің кинетикалық энергиясының ширек бөлігін құрайды

CР автокөлігінің кинетикалық энергиясы Q автокөлігінің кинетикалық энергиясынан екі есе көп

DЕкі автокөлік те бірдей кинетикалық энергияға ие.

2. Автокөлік тұрақты жылдамдықпен көлбеу жолдың Р нүктесінен Q нүктесіне қарай төмен түсіп келе жатыр.

Келтірілген тұжырымдардың қайсысы дұрыс?

AАвтокөлік кинетикалық энергиясының өзгерісі оның потенциалдық энергиясының өзгерісіне тең

BАвтокөлік кинетикалық энергиясының өзгерісі оның потенциалдық энергиясының өзгерісінен көп

CАвтокөлік кинетикалық энергиясы өзгермейді

DАвтокөлік потенциалдық энергиясы өзгермейді

Құрылымдық тапсырма.

Құрылымдық тапсырма.

• Суретте құздан өзенге құлап бара жатқан тас көрсетілген.

(а) Тас массасы 75 кг. Еркін түсу үдеуі 10 м/с² .

Тастың салмағын есептеңіз:

Р= ....................

[1]

(b) Тас құламай тұрып, өзен бетінен 15 м қашықтықта болған. Тастың өзен бетіне түсер мезеттегі кинетикалық энергиясын есептеңіз.

Е_к=.................... [3]

(с) Тас суға түседі. Су ішінде тастың кинетикалық энергиясына не болатынын түсіндіріңіз.

......................................................................................................................................... [3]

[Барлығы: 7]

Түсіндім орташа түсінген жоқпын

Не білемін?

Не білдім?

Не білгім келеді?

Барлық оқушылар:

Тақырыпқа байланысты мәліметтерді игереді

Оқушылардың көпшілігі:

Тапсырмалар орындайды

Кейбір оқушылар:

Қосымша тапсырма орындайды

Денсаулық және қауіпсіздік техникасының сақталуы

Сабақ бойынша рефлексия

Сабақ мақсаттары/оқу мақсаттары дұрыс қойылған ба?

Оқушылардың барлығы ОМ қол жеткізді ме?

Жеткізбесе, неліктен?

Сабақта саралау дұрыс жүргізілді ме?

Сабақтың уақыттық кезеңдері сақталды ма?

Сабақ жоспарынан қандай ауытқулар болды, неліктен?

Интерактивті тақтаны сабақ барысында қолдану уақытын 10 минуттан асырмау

Көз жаттығуларын орындау

Кабинетті желдету

Кабинетте приборлармен жұмыс жасау барысында қауіпсіздік ережесін сақтау (су қолмен жұмыс жасамау) жарықты қажет емес кезінде өшіру

Жалпы баға

Сабақтың жақсы өткен екі аспектісі (оқыту туралы да, оқу туралы да ойланыңыз)?

1:

2:

Сабақты жақсартуға не ықпал ете алады (оқыту туралы да, оқу туралы да ойланыңыз)?

1:

2:

Сабақ барысында сынып туралы немесе жекелеген оқушылардың жетістік/қиындықтары туралы нені білдім, келесі сабақтарда неге көңіл бөлу қажет?