Исследовательская работа "Превращение энергии"

Управление образования администрации Белгородского района

Муниципальное общеобразовательное учреждение

 «Дубовская средняя общеобразовательная школа

Белгородского района Белгородской области

с углублённым изучением отдельных предметов»

                                                           АВТОР:                       Третьяков Влад

                                                                                                 3 «Б» класс

                                         РУКОВОДИТЕЛЬ:    Пономаренко

                                                                Елена

                                                                            Николаевна

2012/2013год

Гипотеза: закон сохранения и превращение  энергии – универсальный  закон  природы. 

Цель:   доказать, что закон превращение  энергии действует в биологии, химии, физике. 

Задачи:

• дать полное представление о проявлении законов сохранения энергии;
• проделать  опыты, показывающие специфику действия этих законов:   в химии, в физике, в биологии. 

• научиться  применять знания на практике; 
• сделать выводы. 

Объект исследования:  энергия  

Предмет исследования: законы сохранения энергии. 

Методы исследования:

1. Теоретические: изучение источников информации

2. практические:

• наблюдение
• анкетирование
• опыт
• обобщение и выводы

Введение

В мире, в котором мы живём, всё течёт и изменяется, но человек всегда надеется отыскать нечто неизменное.  Это неизменное должно быть первоисточником  любого движения - это  ЭНЕРГИЯ.

           Невероятно горячий огненный шар, температура которого достигала млрд. градусов, в какой-то момент взорвался и разбросал во всех направлениях потоки энергии и частиц материи, придав им ускорение. В результате во Вселенной сформировались галактики, звёзды и планеты. Так  сформировалась наша Земля и на ней стала зарождаться жизнь. Но, не смотря на, то, что прошёл уже не один млрд. лет,  энергия никуда не исчезает. Она циркулирует в природе, её использует животные, растения и человек.

Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом ее значение сохраняется.

Изучить окружающий  мир можно  благодаря открытию единых устойчивых структур, которые лежат в основе многообразия природных явлений. Открыть эти структуры помогают законы сохранения,  в этом их важнейшая роль в науке.

Основная часть

Сведение множества к единому –

в этом первооснова Красоты.

Пифагор.

 В работе предлагается всем убедиться, что законы сохранения – это фундаментальные законы природы. Они управляют всеми процессами в мире.

Моя задача как  исследователя – научиться применять законы сохранения к некоторому числу  явлений и фактов, свести множество к единому и увидеть простоту и красоту мира!

           Понятие энергии связывает все явления природы в одно целое.

Этот закон известен людям с глубокой древности.  За 2400 лет до н. э. знаменитый философ Древней Греции Демократ писал: “Из ничего ничто произойти не может, ничто существующее не может быть уничтожимо”.

          Окончательно закон сохранения энергии  смогли сформулировать в середине XIX века. Наибольшие заслуги принадлежат немецкому врачу Майеру, английскому физику Джоулю, немецкому ученому Гельмгольцу.

В своих опытах я   собираюсь  проследить выполнение  законов  сохранения энергии  в физики, в химии и биологии и  доказать этим универсальность законов сохранения.

          Поэтому приступим к экспериментам: рассмотрим возможности применения закона в биологии. 

          Проследим  процесс  превращения вещества и энергии в биосфере. Солнце – главный источник энергии для земного шара и каждого из нас! Солнечные лучи несут определенный запас энергии. Падая на поверхность земли, лучи нагревают ее. Энергия солнечных лучей превращается во внутреннюю энергию почвы и тел, находящихся на поверхности земли.           Воздушные массы, нагревшись от поверхности земли, приходят в движение – появляется ветер.

             Происходит превращение внутренней энергии, которой обладают воздушные массы, в механическую энергию. Часть энергии солнечных лучей поглощается на поверхности земли листьями растений.  Солнечная  энергия, в зеленом листе превращается во внутреннюю энергию питательных веществ. За счет внутренней энергии питательных веществ растения растут. Животные питаются растениями и используют внутреннюю энергию питательных веществ. Все живые существа на Земле для процессов жизнедеятельности используют внутреннюю энергию питательных веществ, в которую превратилась солнечная энергия.

Давайте рассмотрим, как действует закон преобразования энергии в химии.

 Проведем химический опыт: « богатырь в пробирке»

Эксперимент №1

Тепловая энергия превращается в механическую энергию

            Укрепляем  на подставке пробирку. Наливаем  в неё   воды и плотно заткнём  пробкой. Под пробиркой зажигаем горелку. Вода закипает и вышибает пробку. Происходит уменьшение внутренней энергии реагирующих веществ, при горении выделяется теплота. Эта теплота израсходуется на повышение температуры воды в пробирке до температуры кипения воды и на её испарение.

Пар давит на пробку, при этом внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию пробки.

Эксперимент №2

 Тепловая энергия превращается в световую энергию

         Исследователь, проводя первый эксперимент, вспомнил о предстоящем, самом любимом празднике всех людей, Новом годе. И, конечно, одна из любимых забав детей с родителями, сжигание бенгальских огней

Так как  мы выдвинули гипотезу, что закон сохранения и превращения - это всеобщий закон природы, то он должен  распространяться и на правила движения, то есть наблюдаться  в физике

Эксперимент №3

Внутренняя энергия шара переходит в механическую энергию

Шар, скатываясь по наклонной плоскости, приводит в движение другое тело.

Вывод: тело, которое своим толчком возбуждает другое тело  к движению, столько же теряет своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому.

Эксперимент №4 

  Электрическая энергия переходит в световую энергию

А совсем недавно, на уроке технологии, нам показывали,   как работает электрическая цепь. Так вот же оно! Дома был проведен эксперимент, который показал, что энергия не исчезает, а только переходит из одного вида в другой.  Закон сохранения энергии подтверждается.  

          Проводя эксперименты, делая выводы, исследователь  задумался: «А что, если этот закон распространить на все процессы, происходящие в нашем мире, включая взаимоотношения между людьми?»

Для удобства использования закона сохранения энергии в более широком диапазоне его можно сформулировать следующим образом:

«Если в каком-либо  пространстве количество энергии убавилось, то в другом пространственно-временном промежутке её ровно столько же прибавилось»

И тогда,  становятся вполне очевидными ответы на многие "Почему…?"

          Почему, если в одном месте сильная засуха, то в другом - проливные дожди? Почему за  холодной зимой обычно следует  жаркое лето? Почему кто-то  успешный, а кому-то вечно не везёт? Почему, если в какой-то стране государственной проблемой является ожирение нации, то где-то в другой стране государственной является проблема голодания большинства населения ……?

Всё, отмеченное выше, и многое другое происходит ПОТОМУ, что закон сохранения энергии ДЕЙСТВИТЕЛЬНО является ВСЕОБЩИМ Законом Природы.

        Законы природы изучают различные науки: физика, химия, биология и др. Каждая наука рассматривает законы, применимые только к ограниченному кругу природных явлений. Однако существуют некоторые общие законы природы, которые, как показали проведенные  эксперименты, оказываются справедливыми  для любых явлений и процессов. К таким законам относятся законы сохранения.

Полученные знания были применены  на практике. В процессе работы над данной темой исследователю стало известно, что в  результате процессов обмена веществ в нашем организме образуется энергия, которую мы затрачиваем для жизнедеятельности.

 На упаковке каждого продукта написана энергетическая ценность этого продукта -  количество энергии, которую мы получаем после употребления продукта (в килокалориях). Расход энергии происходит во время движения: чем больше двигаемся, тем больше уходит энергии. Если количество энергии  получено  человеком больше, чем израсходовано, то такие люди начинают накапливать избыточный вес. Это вредно для здоровья. Поэтому очень важно рассчитывать  употребляемые калории.

        В  классе  было  предложено всем составить меню на день в зависимости от того,  какие физические нагрузки они переносят в течение  дня.

 Каждому учащемуся были даны  две  таблицы:

Таблица 1

Таблица 2

После этой практической работы каждый ученик 3 «Б» класса смог подсчитать, сколько энергии получает  его организм после употребления определенного количества продуктов и выполнения физических нагрузок в течение дня, а также правильно составлять  свой рацион, чтобы оставаться в хорошей физической форме.

Заключительная часть

После завершения работы сделаны  выводы:

• Закон сохранения и превращения энергии – универсальный, фундаментальный Закон Природы, закон Вселенной, закон Мироздания. Знать его необходимо каждому, чтобы правильно объяснять явления природы.
• Учиться, делая опыты самим, очень интересно и увлекательно.

• Исследуя явления природы, ученые всегда руководствуются этим законом. Никто, нигде, никогда не наблюдал нарушений закона сохранения энергии. Любое событие, происходящее в мире, связано с превращением энергии.  Нет превращения энергии, нет и события.

Список источников информации:

1. Журнал «Химия в школе», №4-2009 год
2. О природе : Кн. для учащихся 7-го кл. / М. М. Балашов . – Москва : Просвещение, 1991 
3. В.Г. Разумовский, Л.С. Хижнякова. Современный урок физики в средней школе. – М.: Просвещение, 1983.
4. Газета "Физика" Издательского дома "Первое сентября" № 33/ 2002 год

Интернет-ресурсы:

http://ru.wikipedia.org/wiki

http://www. ifa.hawaii.edu

http://www.wunderground.com

http://www.rutravi.ru

http://my-paleo-world.ucoz.com/