Закон збереження енергії

Не дивлячись на те, що поняття «енергія» не нове, єдиної думки про визначення його не існує. Професор А.Б. Млодзеевський, талановитий викладач і відомий фізик, не одноразово зазначав, що з усіх понять фізики найнезрозумілішим є поняття «енергії». Воно одночасно і одне з найпоширеніших, і одне з найскладніших. До нього необхідно призвичаїтись і навчитись правильно використовувати в розрахунках.

Проаналізуємо найбільш поширені означення поняття енергія.

Існують різноманітні види руху матерії. Всі види матерії перетворюються одна в одну строго в визначеній кількості. Звідси і виникає можливість виміряти різні види руху матерії деякою спільною мірою. Це і основою наступного визначення:енергія-це спільна, єдина кількісна міра різних форм руху матерії.З іншого боку, кожному зі станів механічної системи відповідає певне значення енергії. Перехід від одного стану до іншого супроводжується зміною енергії системи. У випадку механічних процесів цей перехід відбувається в процесі виконання механічної роботи. Звідси, і інше формулювання поняття «енергія», енергія - функція стану системи.

І нарешті, найпоширенішим в навчальній літературі є визначення того, що енергія – властивість тіл виконувати роботу.

Кожне із зазначених формулювань в науковому і методичному плані є довершеними. Але питання про класифікацію видів та форм руху матерії, в даний час не має чіткого та однозначного роз’яснення. До того ж перше формулювання представляє собою дуже глибоке значення, до якого учнів необхідно підводити поступово, в напрямку накопичення знань, умінь та навичок, а також розвитку мислення.

Інше формулювання має певні недоліки. Перш за все, яким чином виокремити енергію як функцію із множини інших функцій стану системи. Складним і для учнів буде поняття «стан системи».Це поняття потребує завчасної підготовки як в галузі накопичення знань,так і в галузі розвитку мислення учнів при вивченні енергетичних явищ. В цьому значенні починати з такого трактування не варто, проте необхідно підвести учнів , які закінчують середню школу до розуміння цього поняття.

З третього формулювання поняття енергії зрозуміло, що перед тим як вводити(визначати)поняття, необхідно дати означення поняттю «робота».У той же час суть поняття «робота» може бути розкрите тільки через поняття «енергія». В цьому випадку порушуються елементарні вимоги, щодо логіки про недопущення тавтології: енергія – властивість тіла виконувати роботу, робота – міра переходу енергії.

Мають місце також різні методи , щодо формування поняття «енергія» і «робота» при вивченні механіки в середній школі.

1) Вводиться поняття «енергія» незалежно від «роботи», з послідовним розкриттям зв’язку між ними. Суть цього підходу заключається у пошуках величини, що зберігається:

,

де – кінетична і - потенціальна енергії.

Пізніше вводять роботу як зміну енергії в механічних процесах:

Недоліком такого підходу в середній школі є те, що учні мають стежити за збереженням величини, значення якої дізнаються після її виводу.

2)Одночасно ввести поняття енергії та роботи із рівняння , що пов’язує роботу зі зміною кінетичної енергії. При такому підході до вивчення енергетичних понять починають з розгляду розгону та гальмування тіл. Ніяка сила не може миттєво змінити напрям руху. Знаючи переміщення, отримують рівняння:

Перша частина рівняння кінетична енергія, друга частина - механічна робота. Потенційну енергію вводять як «запас» із якої виникає кінетична енергія. Через виявлення далі сталої суми кінетичної і потенціальної енергії вводять поняття механічна енергія, як величина , яка не тільки не змінюється в механічних процесах, але й таку, що може перетворюватись.

Цей підхід доступний для школярів і міг би бути прийнятим в школі. Але в ньому в достатній мірі не враховується те, що в середній школі учні мало знайомі з поняттям механічна робота і механічна енергія.

3) Розвивати уявлення про роботу і енергію, отримані у 8 класі, і відповідно будувати методику вивчення енергетичних понять у 10 класі.

Рекомендуємо почитати:

Особливості викладання природознавства у 5 – 6 класах
У цьому навчальному році п'ятикласники розпочали вивчати «Природознавство» — інтегрований пропедевтичний курс, головна мета якого — формування в учнів уявлень про цілісність природи, місце ...

Мовний матеріал як засіб формування комунікативно-мовленнєвих умінь
Якщо припустити, що пріоритет у навчанні усного мовлення повинен бути приділений культурно-побутовій тематиці, то, по-перше, така спрямованість навчання повинна бути належним чином забезпеч ...

Ритм. Метр
Якщо будь-яку мелодію позбавити ритму, то замість неї залишиться лише звуковисотна схема. В умовах ритмічної організованості цей же ряд звуків перетворюється в чарівну пісеньку з ясною й чі ...