Розробка уроку. Потужність. Одиниці потужності. Розв’язання задач. (Фізика 7 клас)

Тема.  Потужність. Одиниці потужності. Розв’язання задач.

Мета уроку:  сформувати в учнів поняття потужності як фізичної величини, що характеризує швидкість виконання роботи; довести, що швидкість руху автомобіля залежить від потужності двигуна; розв’язати з учнями задачі з теми.

Тип уроку:  урок вивчення нового матеріалу.

План уроку:  

1. Організаційний момент. Перевірка домашнього завдання (4 хв.)

2. Актуалізація опорних знань. Мотивація навчальної діяльності. Повідомлення теми і мети уроку (4 хв.)

3. Вивчення нового матеріалу: 1. Потужність.

               2. Одиниці потужності.                   (30 хв.)

               3. Залежність швидкості руху автомобіля від

 потужності двигуна.

4. Розв’язання задач.  

4. Демонстрації по ходу вивчення нового матеріалу (3 хв.)

5. Узагальнення. Оцінювання роботи учнів на уроці. Рефлексія (3 хв.)

6. Завдання додому         (1 хв.)

Хід уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

ІІІ. Актуалізація опорних знань

Бесіда з учнями за питаннями:

• Що таке механічна робота?
• Робота різних сил.
• Енергія і її види.         
• Закон збереження енергії.
• Швидкість при прямолінійному рівномірному русі.

ІV. Мотивація навчальної діяльності.

Уявіть таку ситуацію, що Андрій (учень з класу) і екскаватор почали працювати одночасно, копаючи ями. При цьому за однакову кількість часу Андрій  виконав менше роботи. Тому говорять, що потужність екскаватора більше, ніж потужність людини. Інші приклади: школяр може піднятись по сходам за 1-2 хвилини, а людина похилого віку приблизно за 5 хвилин; вантажний автомобіль КрАЗ перевозить вантаж масою 20 т на відстань 50 км за одну годину, а коли той самий вантаж почне перевозити легковий автомобіль з причепом частинами, то він впорається не менше ніж за 12 годин.   

Таким чином, потужність більше в тій ситуації, де відбувається більше роботи за той самий час. І навпаки: потужність менше в тій ситуації, де відбувається менше роботи за той самий час. Детальніше про потужність ми й поговоримо сьогодні.

V. Повідомлення теми і мети уроку. Учні формулюють очікувані результати.

VІ . Вивчення нового матеріалу.

1. Що таке потужність?

Потужність – це фізична величина, яка описує процес перетворення енергії, показуючи швидкість виконання роботи і дорівнює відношенню роботи до часу, за який вона виконується.

Для розрахунків потужності необхідно виконану роботу поділити на час. Таким чином отримуємо роботу, що виконується в одиницю часу.

Якщо потужність позначити латинською літерою N, то отримаємо формулу для розрахунку потужності:

2. Одиниці потужності.

 Для вимірювання потужності використовується одиниця ват (Вт). Це потужність, за якої робота в 1 Дж виконується за 1 с:

Одиниця потужності названа ватом на честь англійського винахідника Джеймса Уотта (1736-1819), що створив першу парову машину. У техніці часто застосовують більші одиниці потужності – кіловат (кВт) і мегават (МВт), а також міліват (мВт) і мікроват (мкВт). 

• Демонстрація:

А) Визначення потужності, яку розвиває учень під час ходьби по класу.

Б) Визначення потужності при підйомі вантажів різної маси.

Потужність є важливою характеристикою будь-якого двигуна. Потужності двигунів, створених людиною, можуть коливатися в дуже широких межах: від часток вата (двигун електричної бритви) до сотень і тисяч мегават (ракетний двигун).

3. Залежність швидкості руху автомобіля від потужності двигуна

 Потужність транспортного засобу, наприклад, автомобіля, зручно виражати не через роботу й час, а через силу й швидкість. Нехай тіло рухається з постійною швидкістю й сила, що діє на це тіло, спрямована уздовж переміщення тіла.

Позначимо модуль швидкості  ,  а модуль сили  F. Оскільки

так як .

Перевіримо в СІ:     

Таким чином, при силах опору, більшу швидкість розвивають ті машини, двигуни яких мають більшу потужність. Швидше рухається автомобіль з більш потужним двигуном. Знаючи потужність, яку розвиває двигун, можна розрахувати швидкість його руху:

Перевіримо в СІ:    .

Кожен інженер знає: щоб збільшити швидкість руху, необхідно збільшити потужність двигуна або зменшити сили опору. Тому сучасні автомобілі роблять з кузовами обтічної форми.

4. Розв’язання задач

1. Підйомний кран працював 5 хвилин, виконавши за цей час роботу в 9 МДж. Яку потужність розвинув кран?

    СІ   Розв’язання

Відповідь: потужність крану 30 кВт.

2. Гиря годинника має масу 800г і за добу опустилась на 120 см. Яка потужність такого механізму?

              СІ   Розв’язання

                     За визначенням:

                     Роботу знайдемо за формулою:

            , оскільки  робота виконується проти сили

           тяжіння:       ,

Підставимо формулу роботи у формулу для потужності, отримаємо:

                    .

Перевіримо в СІ:        

Підставимо числові значення:

              .

Відповідь: потужність такого механізму .

3. Підйомний кран з двигуном потужністю 12 кВт, піднімає вантаж з постійною швидкістю . Визначте масу вантажу. 

       СІ    Розв’язання   

     За визначенням: , вивчили сьогодні на уроці.

     Звідси  , оскільки робота виконується проти

                      сили тяжіння:           , тоді маємо: . Звідси      виразимо масу:                                                

перевіримо в СІ:         

Підставимо числові значення: 

Відповідь: маса вантажу, який піднімає кран, .

VІІ. Узагальнення.

Бесіда з учнями за питаннями:

1. Що необхідно знати, щоб визначити виконану роботу, не вимірюючи шлях?

Очікувана відповідь учнів:

Потужність і час.

2. Які одиниці потужності використовуються в техніці? Наведіть приклади.

Очікувана відповідь учнів:

, часто застосовують більші одиниці потужності — кіловат (кВт) і мегават (МВт)

3. Чому потужність пов’язана зі швидкістю руху?

Очікувана відповідь учнів:

так як .

4. Як розрахувати роботу, знаючи потужність?

Очікувана відповідь учнів:

.

Перевіримо в СІ:

VІІІ. Оцінювання роботи учнів на уроці.

ІХ. Рефлексія.

Чи досягнуті очікувані результати, сформульовані учнями на початку уроку?

Х. Завдання додому: параграф 19 вивчити. Задачі після параграфу письмово.

           параграф 17, 18 повторити.