ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Физиканы оқыту әдістемесі» «5В011000 – Физика» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

Энергия жайында түсінік

а) Энергия ұғымын қалыптастыру үшін алдымен бірнеше тәжірибе көрсеткен дұрыс:

1.Белгілі бір биіктікке көтерілген гир (дене). Гир қозғалмай тұрғанда жұмыс жасалынбайтындығын, құлап келе жатқанда жұмыс жасалатындығын түсіндіру керек.Олай болса белгілі биіктікке көтерілген грдің жұмыс жасай алатын мүмкіндігі (қабілеті,қасиеті) бар.

2.Сығылған серіппе. Жазылғанда ол шарикті итереді,арбашаны қозғайды, жүкті көтереді-қысқасы сығылған серіппенің жұмыс жасай алатын қабілеті бар.

3.Стол үстінде домалатылған болат шарик. Ол жолына қойылған арбашаны итереді, цилиндрді домалатады және т.б. жұмыс істей алады.

Бұл қарастырылатын денелерге ортақ қасиет –олардың жұмыс жасай алатын мүмкіндігінің болуы. Егер денелердің жұмыс жасай алатын қабілеті болса,онда олардың энергиясы бар деп атаймыз. Олай болса, энергия дегеніміз дененің жұмыс істей алу мүмкіндігін сипаттайтын ерекше физикалық шама. Дене неғұрлым көп жұмыс жасай алатын болса, соғұрлым оның энергиясы да көп.Сондықтан,энергияны жасалуы мүмкін болатын жұмыстың «қоры» ретінд қарастыруға болады. «Энергия» деген грекшеден аударғанда «іс-әрекет» деген сөз екендігі түсіндіріледі.

Энергиясы бар денелердің жұмыс жасай бермейтіндігін,тек олардың жұмыс жасай алатын қабілетінің болатындығын,сондықтан денелерде энергияның бар екендігін білу жай нәрсе емес екенін түсіндіру керек.Денеде энергияның бар екендігін оның жұмысы арқылы ғана анықтауға болатындығына тоқталу орынды.Энергия жөнінде А.Эйнштейннің айтқан мына бір мысалын пайдалануға болады:қайсы бір кісінің өте бай болуымүмкін, бірақ оның байлығын жаратпайтын болса,оның бай екендігін білу мүмкін емес.Сондықтан денелердің энергияға ие болу және оны жоғалту процестеріне ерекше көңіл аударған жөн.Ол үшін оқушылардың күнделікті өмірде жұмыс жасайтын денелерді бақылап жүрген бай практикалық тәжірибесін пайдаланған дұрыс.

Потенциалдық және кинетикалық энергия

ә.Кинетикалық энергия. Жоғарыда көрсетілген 3-тәжірибені қайталауға болады. Қозғалыстағы денелердің жұмыс жасау қабілетінің бар екендігіне-энергиясының болатындығына өмірден бірнеше мысалдар келтіруге болады (двигателін өшірген автомобиль,ұшып бара жатқан доп,снаряд және т.б).Сонан соң кинетикалық энергияның анықтамасы беріледі:дененің қозғалысымен анықталатын энергияны кинетикалық энергия дейді («кинема»-«қозғалыс»).

Көлбеу науамен әр түрлі биіктіктен шарды домалатамыз. Шар жіберілген биіктік қаншалықты болса, соншалықты шардың цилиндрге келіп соғатын жылдамдығы көп болатындығына, олай болса қозғалыстағы дененің энергиясының жылдамдыққа байланыстылығы жөнінде қорытынды жасалады.

Кинетикалық энергияның массаға және жылдамдыққа байланысты формуласы кейін 9-сыныпта беріледі. Тек жел күші қондырғыларында желдің, көмір өндіруде және тонельдер салуда үлкен жылдамдықты су ағының кинетикалық энергиясының қолданылатындығын айту керек.

6.Потенциалдық энергия. Бұл ұғымды ендіру үшін жоғарыда (а-пункітінде) көрсетілген 1- және 2-тәжірибелерге қайта оралу қажет. Жер бетінен жоғары көтерілген және серпімді деформацияланған денелердің энергиясы болатындығына тағы да оқушылардың назарын аудару қажет. Сол сияқты энергия сығылған газда да болатындығы түсіндіріледі. Бұл энергияның денелердің (Жер мен дене) немесе оның бөліктерінің (серіппе орамдары, газ молекулалары) өзара орналасуына байланысты екендігін,бұл энергияны потенциалдық энергия деп аталатындығы айтылады.

Потенциалдық энергия жөніндегі әңгіме кезінде «кездейсоқ» будильник шырылдайды немесе қандай да бір механикалық ойыншық қосылады. Оқушылар таң қалады, не болғанын талдаймыз.

Бұдан кейін Жерден жоғары көтерілген жүктің энергиясының шамасынн есептеп табады. Мынадай есеп шығаруға болады:массасы 10 кг дене 10 м биіктікте орналасқан болса, оның потенциалдық энергиясы қандай? Денені белгілі бір биіктікке көтеру үшін біз ауырлық күшіне қарама қарсы жұмыс істейміз, сондықтан ондай дененің потенциалдық энергиясы ауырлық күші мен биіктіктің көбейтіндісіне тең, немесе:

Ұғымды енгізгеннен кейін потенциалдық энергияның қолданылуы жөнінде әңгімелеу қажет. Әсіресе, жоғарыдан құлап аққан судың потенциалдық энергиясын пайдалануды ерекше атап өту маңызды. Сағаттарда серіппе деформациясы немесе ілінген жүктің потенциалдық энергиясы қолданылатындығын,қада қаққанда тоқпақтың потенциалдық энергиясын пайдаланатындығымызды айтып түсіндіру керек.

в) Механикалық энергияның бір түрден екінші түрге өтуі. Бұл сабақтың негізгі мақсаты – оқушыларға кинетикалық энергияның потенциалдық энергияға,керісінше –потенциалдық энергияның кинетикалық энергияға өте алатындығын түсіндіру. Ол үшін көптеген тәжірибелерді пайдалануға болады:

1. «Өзі жүретін» механикалық ойыншық.

2.Резеңке доп.

3.Төмен түсетін жүктің әсерінен қозғалатын арбаша

4.Серіппеге ілінген шарик тербелісі

5.Жіпке ілінген шарик тербелісі

6.Максвелл маятнигі және т.б.

Механикалық энергиялардың мұндай ауысуын өмірде қадам басқан сайын бақылауға болатындығын оқушылардың назарын аудару керек: стол бетіндегі заттың орнын ауыстырып қойғанда, орындыққа отырып тұрғанда,этажға көтеріліп түскенде, т.б.

Бұл тақырыпты түсіндіргенде де жұмыс ұғымын кеңірекаша түскен дұрыс. Энергия бір түрден екінші түрге айналғанда жұмыс істелетіндігін,дене күйінің өзгеретіндігін пысықтай түсу керек.

Қорытынды сабақ механикалық энергияның халық шаруашылығында пайдалануына арналады. Негізінен сабақта судың және желдің энергияларының қолданылуы қарастырылады. Бұл сабақты өте қызықты етіп өткізуге болады,ол үшін мұғалімнің жан-жақты дайындығы қажет болады. Бұл тақырып бойынша плакаттар, модельдер, диапозитивтер.кинофильмдерден фрагменттер көрсету мүмкіндігі мол. Тіпті көптеген мұғалімдер тақырып бойынша конфернция, экскурсиялар ұйымдастырады.