8 клас. Конспект уроку на тему: «Механічна робота та потужність»

8 клас.

Конспект уроку на тему:

«Механічна робота та потужність»

Анотація

На перший погляд, навести приклад ситуацій, коли виконується робота, дуже просто. Роботу виконують верстати і машини, механізми й пристрої, будівельник, складаючи цеглини, програміст, сидячи за комп’ютером. Відправною точкою розвитку людської цивілізації, став час, коли людина почала виготовляти прості знаряддя та зброю, будувати примітивне житло, орати землю. Але справжній прорив стався завдяки використанню машин та механізмів. Сучасні машини можуть виконувати роботу в тисячі разів швидше за людину. Основним завданням уроку буде показати, що мають на увазі фізики, коли говорять про роботу та потужність.

Мета уроку:

Навчальна: сформувати поняття роботи та потужності і їх одиниць; навчити учнів обчислювати роботу та потужність;
розвивальна:
розвивати спостережливість, вміння аналізувати, інтерес до фізики.

виховна:
формувати навички колективної роботи в поєднанні з розвитком індивідуальних творчих здібностей учнів.

 

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: проектор, ноутбук, екран, презентація до уроку.

Хід уроку

І. Організаційна частина. Перевірка  готовності учнів до уроку.

 

У мене задзвонив телефон

Хто говорить? Ньютон?

Я веду урок. Навколо діти!

Все ж таки є чудеса на світі!

Сам Ньютон до нас додзвонився

Знов під яблунею розлігся?

Ах, колего, моє шанування

Чим зобов’язана таким старанням?

Так вирішуємо знову задачі

Я ж фізик як же інакше?

Що? На роботу? На деякий час!

Так вчимо молоде покоління

І про потужність і про тяжіння

Для декого мій предмет –це покликання

А для декого не під силу

Вивчати в класі тяжіння і силу

Ні я їх не перевантажуватиму

SMS-ки від них чекатиму

Ми на мультфільмах і на казках

Вивчаєм фізику в кольорових фарбах

Ні на уроках ми не дрімаємо

всі закони ми вивчаємо

Хоч не легка ця робота

Дуже сучасними бути охота

Так, дуже вдячна тобі за увагу!

Віват фізика, віват знання

 

ІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Що таке механічна робота?

2. Коли робота дорівнює нулю?

3. Робота різних сил

4. Потужність

5. Одиниця потужності

6. Як виразити потужність через силу й швидкість?

У фізиці "механічною роботою" називають роботу будь-якої сили (тяжіння, пружності, тертя ) над тілом, в результаті дії якої тіло переміщується. Часто слово "механічна" просто не вживається. Іноді можна зустріти вираз " тіло виконало роботу ", що означає "сила, що діє на тіло, виконала роботу". 

Я думаю - я працюю

Я іду - я також працюю

Яка ж робота є механічною?

Якщо під дією сили тіло переміщується, то виконується механічна робота.

Кажуть, що тіло виконує роботу.

А точніше буде так: роботу виконує сила, що діє на тіло.

Робота характеризує результат дії сили. Cили, які діють на людину виконують над нею механічну роботу, а в результаті дії цих сил людина здійснює переміщення

 

 

 

Робота - фізична величина, яка дорівнює добутку сили, що діє на тіло, на шлях, яке пройшло тіло під дією сили в напрямку цієї сили

 

 

А - механічна робота,

F - сила,

S - пройдений шлях.

Робота здійснюється, якщо виконуються одночасно 2 умови: на тіло діє сила і воно переміщається в напрямку дії сили.

Робота не виконується (тобто рівна 0 ), якщо:

1. Сила діє, а тіло не переміщується.

Наприклад: ми діємо зі силою на камінь, але не можемо його зрушити.

2. Тіло переміщується, а сила рівна нулю, або всі сили скомпенсовані ( тобто рівнодійна цих сил рівна 0 ).

Наприклад: при русі за інерцією робота не виконується.

3. Напрямок дії сили і напрямок руху тіла взаємно перпендикулярні.

Наприклад: при русі поїзда по горизонталі сила тяжіння не виконує роботи

Робота може бути додатною і від’ємною.

Якщо напрямок сили і напрямок руху тіла співпадають, виконується додатна робота.

Наприклад: сила тяжіння, діє на

падаючу вниз каплю води, виконуючи

додатну роботу.

2. Якщо напрямок сили і рух тіла

протилежні, виконується від’ємна робота.

Наприклад: сила тяжіння, що діє на  повітряну кульку, яка піднімається, виконує від’ємну роботу.

Якщо на тіло діє декілька сил, то повна робота всіх сил дорівнює роботі результуючих сил.

ОДИНИЦІ РОБОТИ:

На честь англійського вченого Д.Джоуля одиниця вимірювання роботи отримала назву 1 Джоуль.

У міжнародній системі одиниць (СІ):

[А] = Дж = Н • м

1Дж = 1Н • 1м

Механічна робота дорівнює 1 Дж, якщо під дією сили в 1 Н тіло переміщується на 1 м в напрямку дії цієї сили.

ЦЕ ЦІКАВО!

При перельоті з великого пальця руки людини на вказівний комар здійснює роботу - 0, 000 000 000 000 000 000 000 000001 Дж. (Слайд 8)

Серце людини за одне скорочення виконує приблизно 1 Дж роботи, що відповідає роботі, виконаної при підніманні вантажу масою 10 кг на висоту 1 см.

 

МЕХАНІЧНА ПОТУЖНІСТЬ

 

Хто швидше людина чи підйомний кран підніме весь вантаж на висоту

Потужність якого підйомного механізму більша?

Потужність характеризує швидкість виконання роботи

Потужність ( N) – фізична величина, яка дорівнює відношенню роботи A до проміжку часу t, протягом якого виконувалась ця робота.

Потужність показує, яка робота виконується за одиницю часу.

В Міжнародній системі (СІ) одиниця потужності називається Ват (Вт) на честь англійського винахідника Джеймса Ватта ( Уатта ), який побудував першу парову машину.

 

 

[ N ] = Вт = Дж / c

1 Вт = 1 Дж / 1с

1 Ват дорівнює потужності сили, яка виконує роботу в 1 Дж за 1 секунду або, коли вантаж масою 100г піднімають на висоту 1м за 1 секунду

Уатту належить ідея вимірювати механічну потужність у “кінських силах”. Запропонована ним одиниця потужності була досить популярною, але у 1948р. Міжнародною конференцією мір і ваг була введена нова одиниця потужності – ват

Співвідношення між к.с. і Вт

1 к.с. = 735,5 Вт.          1 Вт = 0,00013596 к.с.

"Живі двигуни" короткочасно можуть збільшувати свою потужність в декілька разів

Кінь може збільшувати свою потужність під час бігу та стрибків в десятки разів.

НЕ ЗАБУДЬ, ЩО

 

ця формула справедлива для рівномірного руху з постійною швидкістю і у випадку нерівномірного руху для середньої швидкості.

Тоді

 

З цих формул видно, що при постійній потужності двигуна швидкість двигуна обернено пропорційна силі тяги і навпаки.

На цьому заснований принцип дії коробки швидкостей (коробки зміни передач) різних транспортних засобів.

ЦЕ ЦІКАВО!

Вважається, що в середньому потужність людини при спокійній ходьбі рівна приблизно 0,1к.с. тобто 70 - 90Вт.

Під час бігу, при стрибках  людина може розвивати потужність набагато більшу.  

Найпотужнішим джерелом механічної енергії є вогнепальна зброя!

З допомогою  гармати можна кинути ядро масою 900кг зі швидкістю 500м/с, виконуючи за 0,01 секунди близько 110 000 000 Дж роботи. Ця робота рівносильна роботі під час піднімання 75 т вантажу на вершину піраміди Хеопса ( висота 150м ).

Потужність вистрілу гармати буде становити 11 000 000 000Вт = 15 000 000 к.с.

 

 

ЯК У ТЕБЕ З УЯВОЮ?

1. Сила напруження м’язів людини приблизно рівна силі тяжіння, що діє на неї. Коли 2 одинакові по вазі людини піднімаються по сходах на однакову висоту, але з різною швидкістю, то хто з них розвиває більшу потужність?

2. Чи однакову  потужність розвивають двигуни вагона трамвая, коли він рухається з однаковою швидкістю без пасажирів і з пасажирами?

3. Чому корабель з вантажем рухається повільніше, ніж без вантажу? Адже потужність двигуна в обох випадках однакова.

4. Трактор має три швидкості:3,08; 4,18 і 5,95 км/год. На якій швидкості він буде розвивати при тій самій потужності більшу силу тяги?

ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу

Тест «Робота і потужність»

Як позначається

1. робота; 

2.сила;
3. переміщення.

а) F;    б) S;    в) A.

Формула роботи:

а) p=F/S;

б) F=gm;

в) A=FS;

г) A=SF.

В яких одиницях вимірюється:

1. робота;

2. сила;

3. переміщення.

а) Н;    б) м;    в) Дж

Чи здійснюється робота, якщо:

1. автомобіль буксує;

2. його тягне трактор;

3. учень штовхає школу.

а) так;   б) ні;   в) відповідь неоднозначна.  

Задача 1

Обчисліть роботу, виконану П’ятачком, коли він бігав за рушницею? Шлях від дубу до дому П’ятачка 800 м. Зусилля, яке витрачає П’ятачок під час бігу 75 Н.

 

 

 

 

 

 

Задача 2

Визначити повну роботу сили тяжіння по переміщенню корка, який вилетів з рушниці? Висота дуба 60 м. Маса корка 20 г.

 

 

 

 

Завдання для самооцінювання:

 

 

Середній рівень: Хто  розвиває більшу потужність?

Достатній рівень

1. Чи виконує роботу Віні-Пух, коли піднімається по дереву?

2. Чи виконує роботу сила тяжіння коли Віні-Пух підноситься по дереву

вверх і коли вільно падає? Чим відрізняється робота сили тяжіння в обидвох випадках?В якому випадку потужність сили тяжіння більша?

Високий рівень

1. Вчені підрахували, що кит, плаваючи під водою зі швидкістю  27 км/год, розвиває потужність 150 кВт. Обчисліть силу опору води.
2. Яку роботу виконує сила тяжіння, коли людина масою 50 кг піднімається на п’ятий поверх споруди, якщо висота кожного поверху рівна 3,5 м?

ІV. Підсумки уроку

Виставлення оцінок за урок.

 

V. Домашнє завдання

Яку механічну роботу виконали тварини, піднімаючи вовка з глибини 10 м, якщо маса вовка 40 кг?

 

2. Чи однакову роботу виконують хлопчики  при рівномірному переміщенні санчат на одному і тому ж шляху?

 

3. Потужність двигуна підйомної машини 4 кВт. Який вантаж вона може підняти на висоту 15 м на протязі 2 хв?