Сторінка
3
У механіці закон збереження енергії розглядається на прикладі тіла, піднятого над Землею. Логічний ланцюжок вивчення даного закону такий:
 |
Перший закон термодинаміки виражає закон збереження і перетворення енергії, поширений на теплові явища. Схема його вивчення в курсі фізики 9 класу наступна:
При вивченні основ електродинаміки розвивається поняття енергії. Учні дізнаються про енергію електричного поля, магнітного поля, електромагнітного поля. Закон збереження і перетворення енергії поширюється на електричні явища:
 |
Так, дія ідеального коливального контуру пояснюється періодичними перетвореннями енергії електричного поля конденсатора в енергію магнітного поля котушки. Повна енергія ідеального контуру постійна.
Вивчаючи елементи квантової фізики, учні дізнаються про енергію атома і ядра, знайомляться з квантовим характером випромінювання і поглинання світла. Закон збереження і перетворення енергії учні застосовують при вивченні ядерного реактора.
Незважаючи на відмінності схем вивчення закону збереження і перетворення енергії, в них можна виділити загальні риси. У всіх розділах розглядаються приклади його використання для пояснення механічних, теплових, електричних, квантових явищ. Ці приклади показують, що для фізичних форм руху існує єдина кількісна міра, якою є енергія. Встановлення єдиної міри руху обумовлено тим, що фізичні форми руху здатні перетворюватися одна в одну в певних кількісних співвідношеннях.
Вивчення енергетичних понять і закону збереження і перетворення енергії супроводжується аналізом демонстраційних дослідів і лабораторних робіт. Методика формування поняття енергії та вивчення закону збереження і перетворення енергії передбачає різні форми проведення уроків.
Аналіз навчальної програми середньої та старшої школи з фізики
У 2011-2012 навчальному році завершується перехід загальноосвітніх навчальних закладів на вивчення предметів за новими різнорівневими навчальними програмами, які створено на основі Державного стандарту базової і повної загальної середньої освіти.
В основній школі, 7-9 кл., вивчається завершений базовий курс фізики, який закладає основи фізичних знань. Навчання фізики у 7-9 класах проводитиметься за програмою «Фізика. Астрономія» У 8-9 класах з поглибленим вивченням фізики викладання здійснюється відповідно до «Збірника навчальних програм для загальноосвітніх закладів з поглибленим вивченням предметів природничо-математичного та технологічного циклу»
У старшій школі вивчення фізики відбувається залежно від обраного профілю навчання: на рівні стандарту, академічному або профільному. Зміст навчального матеріалу для 10 та 11 класів визначається програмами для загальноосвітніх навчальних закладів.
Для більшої ясності важливим є вивчення навчальної програми з фізики для середньої та старшої школи з державними вимогами до рівня загальноосвітньої підготовки учнів.
З поняттям закон збереження механічної енергії учні вперше зустрічаються у 8 класі на початку II семестру , після розділу «Механічний рух» та «Взаємодія тіл». На той час учні вже знайомі з поняттям механічна взаємодія, тиск, пружність, вага, які є основою для подальшого вивчення розділу «Робота і енергія.»
Основна школа –рівень стандарту
|
Зміст навчального матеріалу |
Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів | |
|
Робота і енергія Механічна робота. Одиниці роботи. Потужність та одиниці її вимірювання. Кінетична і потенціальна енергії. Перетворення одного виду механічної енергії в інший. Закон збереження механічної енергії. Машини і механізми. Прості механізми. Коефіцієнт корисної дії (ККД) механізмів. “Золоте правило” механіки. Лабораторна робота 10. Визначення ККД похилої площини. Демонстрації: 1. Визначення роботи під час переміщення тіла. 2. Рівність роботи під час використання простих механізмів. 3. Потенціальна енергія піднятого над Землею тіла і деформованої пружини. 4. Перехід одного виду механічної енергії в інший. 5. Виконання роботи за рахунок кінетичної енергії тіла. 6. Зміна енергії тіла під час виконання роботи Узагальнюючі заняття Енергія в житті людини. Теплоенергетика. Способи збереження енергетичних ресурсів. Енергозберігаючі технології. Використання енергії людиною та охорона природи. |
Учень: називає: види механічної енергії, одиницi роботи, потужностi, енергiї, простi механiзми; наводить приклади використання машин i механiзмiв, перетворення одного виду механiчної енергiї в iнший; формулює закон збереження механiчної енергiї, “золоте правило” механiки; записує формули роботи, потужностi, ККД механiзму, кiнетичної енергiї, потенцiальної енергiї тiла, пiднятого над поверхнею Землi; може описати перетворення кiнетичної енергiї в потенцiальну i навпаки; характеризувати машини i механiзми за їх потужнiстю; пояснити “золоте правило” механiки як окремий випадок закону збереження енергiї; здатний спостерiгати перетворення енергiї в механiчних процесах; вимiрювати потужнiсть i ККД механiзмiв; користуватися простими механiзмами (важiль, блок, похила площина); може розв’язувати задачi, застосовуючи формули роботи, потужностi, кiнетичної та потенцiальної енергiї, коефiцiєнта корисної дiї, закон збереження механiчної енергiї. | |
Як бачимо за навчальною програмою, реалізується такий підхід, щодо вивчення закону збереження енергії: спочатку вводиться поняття робота, а вже потім на основі нього виводиться поняття енергія. У основній школі учні отримують лише початкові знання з даної теми, які необхідні їм для подальшого вивчення фізики. Такий метод навчання можна простежити і аналізуючи підручники з фізики 8 класу під ред. Коршака «…робота у фізиці - величина, що характеризує перетворення енергії одного виду в інший, яке відбувається у даній фізичній системі». Далі на розгляд учням дається декілька прикладів розв’язання задач, з детальним поясненням ходу розв’язку та отриманої відповіді. Після розгляду прикладів у § 45 автор зазначає доречним дати учням таке визначення: робота визначається як зміна величини, що дорівнює 
й описує стан тіла у довільний момент часу. Цю величину називають енергією. Фізична величина, що описує стан тіла і зміна якої визначає роботу, називається енергією. Після якого вводять поняття «кінетична енергія», зазначаючи, що кінетична енергія є величиною відносною. У підручнику важливе місце відведено на виведення формули для кінетичної енергії:розглянемо тіло масою m, на яке діє сила 
. Напрям дії сили збігається з напрямом переміщення. Роботу, яку виконує ця сила