7клас

Механічна робота. Потужність.

Мета уроку:

навчальна:

• сформувати поняття механічної роботи та потужності і їх одиниць;
• з’ясувати випадки, коли робота від’ємна, додатна або дорівнює нулю;
• з’ясувати особливості робіт різних сил;
• з’ясувати взаємозв’язок між потужністю, силою та швидкістю руху тіла;
• навчити учнів обчислювати роботу та потужність;
• продовжити формування наукового стилю мислення забезпечити ознайомлення з працями учених, а саме Д. Джоуля;

розвивальна:

• розвивати   вміння  аналізувати  навчальний  матеріал;
• розвивати творчі здібності та логічне мислення учнів;
• розвивати спостережливість, вміння аналізувати, інтерес до фізики;
• показати учням практичну значущість набутих знань;

виховна:

• виховувати культуру оформлення задач.
• формувати навички колективної роботи в поєднанні з розвитком індивідуальних творчих здібностей учнів;
• сприяти вихованню у учнів таких якостей особистості, як організованість, дисциплінованість, уважність спостережливість.

Тип уроку: урок формування нових знань.

Обладнання: динамометр, брусок, набір важків, тіла різної маси, пружина, презентації  «Механічна робота і потужність», відео  «Джеймс Джоуль»,  «Механічна робота. Потужність», «Механічна робота»

Демонстрації:

• визначення роботи, виконуваної при переміщенні бруска по горизонтальній поверхні.
• визначення роботи, виконуваної при підйомі вантажів на різну висоту

Куди б тебе не вабила фантазія й турбота,

основою буття твого є все таки робота.

«Фізика наскільки серйозна наука,

що гріх не скористатися нагодою

зробити її трішечки цікавішою».

/Блез Паскаль/

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Добрий день, рада вітати вас! Перевірте готовність до уроку, вам знадобляться зошити , ручки, щоденники і, звичайно, ваш розум та пам’ять.

Почати урок хочу зі слів відомого фізика та математика Блеза Паскаля, який сказав: «Фізика наскільки серйозна наука, що гріх не скористатися нагодою зробити її трішечки цікавішою».

Сподіваюсь, сьогодні кожен з вас дізнається багато нового, корисного і цікавого для себе.

У кожного з вас на парті є листочки самооцінювання.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

1. Як називається довжина траєкторії руху тіла?
2. Які одиниці вимірювання шляху?
3. Яка фізична величина описує взаємодію тіл?
4. Які одиниці вимірювання сили?
5. Якими можуть бути наслідки дії сили на тіло?

1. Вправа «Логікон»

Заповніть порожні комірки.

Відповідь:

ІІІ. Оголошення теми і мети уроку.

Навряд чи хтось з Вас зможе дати чітке визначення цим фізичним величинам. Відповідно на уроці наше завдання дати  визначення фізичним величинам. Дізнатись де їх можна використовувати  на практиці та в житті. І як їх можна визначати.

ІV. Мотивація навчальної діяльності

Роботу виконують вода і повітря, машини й механізми, будівельники і вантажники.

• А чи виконує роботу учень, який нерухомо тримає в  руках важкий портфель? програміст, який, сидячи за комп’ютером, виконує завдання? І  взагалі, що мають на увазі фізики, коли говорять про механічну роботу?

Сучасні машини можуть виконувати роботу в  тисячі разів швидше за людину.

• Яка ж характеристика машин є показником їхньої ефективності? 

• А як ви розумієте слово робота?

(робота повара, перукаря, робота мобільного телефону.)

Так в побуті під поняттям роботи ми розуміємо якусь дію, ми говоримо робота будівельника, робота перукаря, робота мобільного телефону).

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

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

     Проблемні  досліди: Пропонуємо двом учням підняти, рівномірно рухаючи, важок масою 100г на висоту 1м та важок масою 300г – на висоту 1м.

• Як ви думаєте,  що потрібно для виконання роботи під час піднімання важка вгору ?

(для цього потрібно прикласти силу, під дією якої переміщується важок на певну відстань. У другому досліді була виконана більша робота).

Вивчай закони фізики,
Учися працювати,

Не забувай про важелі,
Про джоулі і вати.
 

Похилою площиною
Донизу не котись,
А розумом і силою
Здіймайся все увись.

Куди б тебе не вабила

Фантазія й турбота,

Основою буття твого
Є, все-таки, робота.

V. Вивчення нового матеріалу.

Слово робота ми чуємо дуже часто: і коли говоримо про дію яких-небудь машин чи механізмів, і коли описуємо які-небудь події повсякденного життя. Так, характеризуючи діяльність вантажника, який переносить мішки з борошном, ми кажемо, що він виконує роботу. Слово робота ми вживаємо й тоді, коли пояснюємо принцип дії двигуна внутрішнього згоряння, в якому гарячий газ, що утворився при згорянні паливно-повітряної суміші, переміщує поршні в циліндрах. В усіх наведених та подібних випадках слово робота застосовують тоді, коли тіла змінюють свій стан.

Що таке механічна робота

У фізиці використовують поняття механічної роботи. Вона виконується завжди, коли тіло здійснює переміщення під дією певної сили. Так, під дією сили тяжіння кулька падає на поверхню землі. Кажуть, що сила тяжіння виконує роботу з переміщення кульки. Куля в стволі рушниці переміщується в результаті дії порохових газів, унаслідок чого летить на значну відстань. Під дією сили пружності, яка виникає при розтягу тятиви лука, стріла набуває значної швидкості і відлітає від лука. Але ніхто не скаже, що сила тяжіння, яка діє на нерухомий камінь, виконує роботу. Адже камінь не змінює свого стану.
Тому вважають, що робота виконується лише тоді, коли на тіло діє сила і воно при цьому здійснює переміщення. Механічна робота є фізичною величиною, і її можна розрахувати.

А ось Атланти які тримають Землю механічну роботу не виконують, силу вони прикладають але тіло нікуди не рухається. З точки зору фізики ніякої механічної роботи не відбувається. Атлантів можна просто замінити колоною.

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

Механічна робота – це фізична величина, яка характеризує дію сили на певне тіло і дорівнює добутку сили на шлях, що пройдений тілом у напрямку дії цієї сили. 

Дослід 1. За допомогою динамометра переміщуємо брусок горизонтальною поверхнею столу.

 Дослід 2. Розтягуємо і стискуємо пружину.

          У всіх цих дослідах виконується робота. ЇЇ ознаками є прикладене зусилля і переміщення тіла.

        Тому вважають, що робота виконується лише тоді, коли на тіло діє сила

і воно при цьому здійснює переміщення. Механічна робота є фізичною

величиною, і її можна розрахувати.

Як розраховують механічну роботу

Уявімо собі, що на висоту 2 м треба підняти спочатку вантаж масою 5 кг, а потім — масою 10 кг. Очевидно, що в другому випадку має бути виконана робота більша, ніж у першому, оскільки до тіла потрібно прикласти більшу силу. Більша робота буде виконана і в разі піднімання вантажу на більшу висоту, наприклад не на 2 м, а на 4 м.
              Значення роботи залежить від значень сили і шляху, на якому діє сила. Ця залежність проста, і її можна записати у вигляді формули.
             

Якщо роботу позначити літерою А, силу — F, а шлях — l, то

                                                Робота = сила × шлях

A = Fl       або      A = Fs

A – механічна робота, Дж;        

F – сила, Н;     

l, s – шлях, м.

Одиниці роботи
              Відповідно до означення встановлена і одиниця роботи. Якщо діюча сила дорівнює 1 Η і тіло зміщується на 1 м, то при цьому виконується робота

1 Дж (джоуль):
                                         1 Дж = 1 Η • 1 м.

1Н×1м = 1ДЖ   - джоуль - це робота, яку виконує сила 1Н, переміщуючи тіло    на 1м у напрямі дії сили.

 Одиниця роботи названа на честь видатного фізика, дослідника в галузі механіки і теплоти Дж. Джоуля.

             Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889) — англійський фізик, один із відкривачів закону збереження енергії. Наукові праці присвячені електромагнетизму й теплоті.
            

Для зручності записів і розрахунків використовують такі кратні одиниці роботи, як кілоджоуль (кДж) та мегаджоуль (МДж):
                               1 кДж = 1000 Дж = 10³ Дж;

                               1 МДж = 1 000 000 Дж = 10⁶ Дж.

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

             Але робота може бути додатною, від’ємною або дорівнювати нулю — залежно від того, куди напрямлена сила відносно напрямку руху тіла:

1)      Робота є додатною, якщо  A > 0    ( Напрямок сили збігається з напрямком  руху тіла)

A = Fl

2)    Робота є від’ємною A < 0  ( Напрямок сили протилежний

напрямку руху тіла)

A = −Fl

3) Робота дорівнює нулю  A = 0  (Напрямок сили перпендикулярний  до напрямку руху тіла)

Розглянемо ці приклади:

1. Кінь тягне сани,на сани дія сила тяги і сани гухаються, рухаються вправо. V-це швидкість санок, стрілка знизу напрям руху санок. І так сани дією сили і сани рухаються а під  дією сили.  Механічна робота в  даному випадку розраховується за формулою: А=F ·