Механічна робота. Потужність

Механічна робота. Потужність

Мета уроку:

Навчальна. Ввести поняття механічної роботи, ввести визначення одиниці роботи, з’ясувати особливості робіт різних сил, з'ясувати випадки, коли робота від'ємна, додатна або дорівнює нулю, ввести поняття потужності, дати означення одиниці потужності, з'ясувати взаємозв'язок між потужністю, силою та швидкістю руху тіла, формувати вміння розв’язувати задачі. Формувати вміння аналізувати та описувати фізичні процеси.

Розвивальна. Розвивати вміння і навички колективної роботи, уважність,  вміння  аналізувати  навчальний  матеріал, розвивати інтерес учнів до фізики, показати учням практичну значущість набутих знань.

Виховна. Виховувати культуру наукового мовлення та культуру оформлення задач. 

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер.

                                                                            Добре засвоюються ті знання,

                                                                            які споживаються з апетитом

                                                                                              Анатоль Франс

План уроку:

І. Організаційний етап

II.  Актуалізація опорних знань та вмінь. Мотивація навчальної діяльності   

III. Вивчення нового матеріалу

IV. Закріплення нових знань та вмінь

V. Підбиття підсумків уроку

VІ. Домашнє завдання

                                         

 

Хід уроку

І. Організаційний етап

Аналіз результатів контрольної письмової роботи. Обговорення виконання завдань у яких допущено помилки.

II. Актуалізація опорних знань та вмінь. Мотивація навчальної діяльності   

Допоможіть пояснити прислів’я:

1.Бджола мала, а й та працює.

2.Де руки і охота, там скора робота.

3. На дерево дивись, як родить а на людину, як робить.

Людина з перших кроків свого життя виконує роботу. Ще в давні часи людина вчились виконувати роботу за допомогою різних знарядь. Тепер використовують роботу різних механізмів, які замінюють роботу багатьох робітників.

Як ви думаєте,  що потрібно для виконання роботи під час піднімання важка в гору? Пропоную вам як підказку ребус?

Для цього потрібно прикласти силу, під дією якої переміщується важок на певну відстань.

        У повсякденному житті слово «робота» вживається дуже часто, ми називаємо будь-яку корисну працю робітника, вчителя, учня, механізма.

Роботу виконують вода і повітря, машини і механізми, будівельники і вантажники. А чи виконує роботу учень, який нерухомо тримає в руках важкий портфель?

Навіть існує давньогрецький міф про Атланта, який в покарання повинен був виконувати дуже важку роботу, тримати Землю, ну ось у фізиці поняття робота відрізняється із точки зору фізики Атланти які тримають Землю роботу не здійснюють. Чому? Ви дізнаєтеся з цього уроку

І взагалі, що мають на увазі фізики, коли говорять про роботу?

III. Вивчення нового матеріалу

Ці світлини демонструють виконання роботи. ЇЇ ознаками є прикладене зусилля і переміщення тіла.

У фізиці поняття роботи значно вужче. Насамперед розглядають механічну роботу.

Механічна робота — це фізична величина, яка характеризує зміну положення тіла під дією сили і дорівнює добутку сили на шлях, подоланий тілом у напрямку цієї сили.

A = Fl

А — механічна робота;

F — сила;

l — пройдений тілом шлях.

Одиниця роботи в СІ — джоуль (Дж) - названа так на честь англійського вченого Джеймса Джоуля.

Робота є додатною, А>0	Робота є від’ємною, А < 0	Робота дорівнює нулю, А = 0
Напрямок сили збігається з напрямком руху тіла   A = Fl	Напрямок сили протилежний напрямку руху тіла A = -Fl	Напрямок сили перпендикулярний до напрямку руху тіла А = 0

 [A] = Н · м = Дж.

 

1 Дж дорівнює механічній роботі, яку виконує сила 1 Н, переміщуючи тіло на 1 м у напрямку дії цієї сили: 1 Дж = 1 Н ·1 м

Як ви знаєте, сила має напрямок — це векторна величина. А от робота сили напрямку немає, тобто робота є величиною скалярною.

Якщо напрям сили співпадає з напрямом руху тіла, то робота сили вважається додатною ( сила розганяє тіло).  

  Якщо напрям сили протилежний напряму руху тіла, то робота сили вважається від’ємною ( сила гальмує тіло).

Якщо напрям руху тіла перпендикулярний до напряму дії сили, то згідно з означення, така сила не виконує роботу, тобто механічна робота рівна нулю.

Не виконується механічна робота і тоді, коли тіло під дією сили не рухається. Наприклад, з точки зору фізики не виконує роботу спортсмен, що нерухомо тримає штангу.

Механічна робота на замкненому шляху вважається рівною 0 Дж.

А ось Атлант, який тримає Землю механічну роботу не виконує, силу він прикладає, але тіло нікуди не рухається. З точки зору фізики ніякої механічної  роботи не відбувається - Атланта можна просто замінити колоною.

Тепер ви легко будете розрізняти поняття роботи, яке ми використовуємо в побуті і поняття механічної роботи, яке використовується в фізиці.

Людська цивілізація пройшла довгий шлях у своєму розвитку. В будь-який період для людини поставало питання виконання певної роботи. Взяти хоча б будівництво: від ручної праці до застосування сили підйомних кранів пройшли тисячоліття. Обробіток землі також змінився від давніх часів: від використання м’язової сили, сили свійських тварин до використання потужної техніки. Одна і таж сама робота виконується набагато швидше з використанням техніки.

Одну й ту саму роботу різні машини і механізми можуть виконувати по-різному: одні — швидше, інші — повільніше.

Так, якщо екскаватор і копач одночасно розпочнуть копати траншеї, то зрозуміло, що екскаватор виконає роботу значно швидше за грабаря.

Так само кран швидше за вантажника перенесе потрібну кількість цеглин; трактор швидше за коня зоре поле.

Швидкість виконання роботи у фізиці характеризують потужністю.

 

Потужність — це фізична величина, яка характеризує швидкість виконання роботи і дорівнює відношенню виконаної роботи до часу, за який цю роботу виконано.

N — потужність;

А — механічна робота;

t — час виконання роботи.

Одиниця потужності в СІ — ват:

[N] = Вт.

Ця одиниця дістала свою назву на честь британського інженера та винахідника-механіка Дж. Ватта.

1 Вт дорівнює потужності, за якої протягом 1 с виконується робота 1 Дж:

Потужність транспортного засобу, наприклад, автомобіля, зручно виражати не через роботу й час, а через силу й швидкість.

 

Отже, отримано формулу для обчислення потужності:

F — сила;

v — швидкість руху.

IV. Закріплення нових знань та вмінь

 

Розв’язування задач

1. Яка робота  була виконана, якщо візок з вантажем протягли на відстань 200 м, прикладаючи горизонтальну силу 400 Н?

Дано:	Розв’язання Відповідь:

2. У якому із випадків виконана робота є більшою: при переміщенні тіла на відстань 80 см під дією сили 250 Н чи при переміщенні тіла на відстань 20 м під дією сили 5 Н?

Дано:

Розв’язання       Відповідь:

 

3.  Визначте роботу, виконану піднімальним краном при рівномірному підйомі тіла масою 500кг на висоту 10 м.

Дано:	Розв’язання Відповідь:

 

4. Яку потужність розвиває штангіст, якщо штангу масою 125 кг він піднімає на висоту 70 см за 0,3 с?

Дано:	Розв’язання   Відповідь:

 

 

5. Яку роботу здійснює двигун вентилятора потужністю 0,5 кВт за 5 хвилин?

Дано:	Розв’язання   Відповідь:

6. Хлопчик веде велосипед, прикладаючи горизонтальну силу 80 Н. При цьому велосипед рухається рівномірно. Визначте швидкість руху велосипеда, якщо за 5 хв хлопчик виконав роботу 48 кДж.

Дано: Дж	Розв’язання     Відповідь:

 

 7. За який час, двигун потужністю 15 кВт здійснив роботу 30 кДж.

Дано:

Розв’язання Відповідь:

   

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Механічна робота позначається – А.

2.Формула механічної роботи – А = Fl.

3.Одиниця роботи – 1Дж.

4.Чи виконується робота в таких випадках: дівчина читає книгу? – Ні.  

5.Фізична величина, яка чисельно дорівнює відношенню роботи до часу, протягом якого вона виконана, називається – потужністю.

6.Потужність позначається буквою– N.                  

     7.Формула потужності – N = A / t

     8.Одиниця потужності – 1Вт.

     9. Чому корабель з вантажем рухається повільніше, ніж без вантажу? Адже потужність двигуна в обох випадках однакова - із збільшенням навантаження корабель більше занурюється у воду. Це збільшує силу опору води, яка діє на корабель, що приводить до втрати швидкості.

     10. Чи однакову потужність розвивають двигуни вагону трамвая, коли він рухається з однаковою швидкістю без пасажирів  та з пасажирами? - За наявності пасажирів сила тертя вагону збільшується, оскільки вагон рухається рівномірно, то зростає і сила тяги, отже двигуни вагону розвивають більшу потужність.

 

VI. Домашнє завдання

Вивчити § 30-31, Вправа № 30 (4), № 31 ( 3)

1. Розрахуйте механічну роботу, яку ви виконуєте, рівномірно піднімаючись із першого на другий поверх школи. Всі необхідні дані одержіть самі.
2. Обчисліть потужність, яку ви розвиваєте рівномірно крокуючи до школи.