Урок фізики в 10 класі "Механічна робота. Потужність. Кінетична енергія."

Про матеріал

З поняттями «робота», «потужність», «енергія» ми стикаємось у повсякденному житті, чуємо по телебаченню, читаємо в літературі. Пригадайте, що кожного дня вам говорять батьки: «Ми йдемо на роботу», під час навчального процесу ви виконуєте практичні, контрольні, лабораторні роботи. На уроках біології ви вивчали види роботи м’язів і знаєте, що робота,за якої м’язи перебувають у тривалому напруженні,але не змінюють своє положення в просторі, називається статичною, а робота, за якої скорочення м’язів чергується з розслабленням і при цьому м’язи переміщуються, називається динамічною. Протягом життя наше серце виконує таку ж роботу, яка потрібна була б для підйому поїзда на найвищу гору Європи – Монблан (4810 м). Нікого не дивує фраза: «потужній двигун», «енергійна людина» тощо. Цей урок допоможе пригадати, все, що знаємо про фізичні величини РОБОТА, ПОТУЖНІСТЬ, ЕНЕРГІЯ.

Перегляд файлу

Урок із використанням тренінгових технологій

Механічна робота. Потужність. Кінетична енергія.10 клас

Мета уроку:

Навчальна: Формувати в учнів поняття механічної роботи та потужності як фізичних величин, енергії як кількісної міри руху; пояснити зв'язок роботи й енергії на прикладі кінетичної енергії тіла.

Розвивальна. Розвивати науковий світогляд, логічне мислення, увагу.

Виховна. Виховувати інтерес до предмета, уважність, спостережливість.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання:навчальна презентація, комп’ютер,мобільні телефони, підручник.

Єдиний шлях, що веде до знання, - це діяльність.
Джордж Бернард Шоу,
ірландський драматург, лауреат Нобелівської премії з літератури

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

1. Інтерактивна вправа «Прочистка мізків»

(вправу виконувати синхронно, закінчується вона тоді, коли учні підлаштуються під заданий учителем ритм)

Поставити руки так, щоб вони були на відстані 20 см від вух. Уявити, що тримаєте за кінчики шерстяну нитку, яка проходить крізь голову і виходить крізь вуха.

Протягніть її уявно спочатку вправо, а потім вліво – прочистіть мізки, щоб швидко думати, добре чути і ясно бачити все, що відбувається на цьому уроці.

2. Прочитати епіграф, прокоментувати його, вислухати коментарі учнів.

3. Вправа «Прочитай та поясни»

На корковій дошці розташовані кольорові стікери із словами та словосполученнями: ДІЙ!, БУДЬ СИЛЬНИМ!, СПРОБУЙ ЩЕ РАЗ!, ГОВОРИ, ЩО ДУМАЄШ, АЛЕ ДУМАЙ, ЩО ГОВОРИШ!, ЦІНУЙ ДРУЖБУ!, НЕ ОБРАЖАЙ!, БУДЬ ЩАСЛИВИМ!, КЕРУЙ СВОЇМИ ЕМОЦІЯМИ!, УСЕ МОЖЛИВЕ!, НЕ ОПУСКАЙ РУКИ!, ЗМІНИ СВІТ НА КРАЩЕ!, У ТЕБЕ ВСЕ ВИЙДЕ!, СПРОБУЙ ЩЕ РАЗ!

Учні по черзі підходять, знімають будь-який папірець, зачитують фразу і пояснюють, як вони її розуміють.

ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ЗНАНЬ

Вправа «Знайти подібність»

(для розвитку вербально – понятійного мислення; учням пропонується знайти подібність між вибраними об’єктами)

Діло, заняття, праця, твір. (Робота)
Інтенсивність, сила, міцність, могутність. (Потужність)
Сонце, промінь, розетка, шоколадка.(Енергія)

ІІІ. МОТИВАЦІЯ НАВЧАННЯ

Питання до учнів:

Чи знайомі вам ці фізичні величини? (так, вивчалися в 7 класі)

Сьогодні на уроці ми з вами повинні пригадати, все, що знаємо про фізичні величини РОБОТА, ПОТУЖНІСТЬ, ЕНЕРГІЯ; поглибити свої знання; формувати вміння розв’язувати фізичні задачі.

(Учитель записує тему уроку на дошці).

ІV. ОПРАЦЮВАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ.

Робота в групах.

Кожна група отримує картки з QR–кодами. На опрацювання відводиться 5 хв, потім учні по черзі представляють свій матеріал, записують головне на дошці, інші учні конспектують в зошитах.

Група 1. Механічна робота.

1. Механічна робота

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:

, де A — механічна робота;

F- значення сили, що діє на тіло;

l — шлях, який подолало тіло, рухаючись у напрямку цієї сили. Одиниця роботи в СІ — джоуль (Дж).

Сила має напрямок — це векторна величина. А от робота сили не має напрямку, тобто робота є величиною скалярною. Але робота може бути додатною, від’ємною або дорівнювати нулю — залежно від того, куди напрямлена сила відносно напрямку руху тіла:

Робота є додатною,

A > 0

Робота є від’ємною,

A < 0

Робота дорівнює нулю,

A = 0

Напрямок сили збігається з напрямком руху тіла

Напрямок сили протилежний напрямку руху тіла

Напрямок сили перпендикулярний до напрямку руху тіла A = 0

Побудуємо графік – залежності проекції сили від модуля переміщення.

Якщо сила, яка діє на тіло, є незмінною, графік цієї залежності являє собою відрізок прямої, паралельної осі переміщення (рис. а).

Геометричний зміст роботи сили: робота сили чисельно дорівнює площі фігури під графіком залежності проекції сили від модуля переміщення

Це твердження поширюється й на випадки, коли сила змінюється (рис. б, в).

а) б) в)

Група 2. Потужність.

Потужність — це фізична величина, яка характеризує швидкість виконання роботи і дорівнює відношенню виконаної роботи до часу, за який цю роботу виконано:, де N — потужність; A — робота; t — час виконання роботи.

Одиниця потужності в СІ — ват: [ N ]= Вт.

Припустимо, що треба визначити потужність транспортного засобу, який рухається з незмінною швидкістю v, а його двигун створює силу тяги F. Для визначення потужності скористаємося формулою: .Згадаємо формулу для розрахунку роботи: , а також те, що в разі рівномірного руху шлях l, який подолало тіло, дорівнює добутку швидкості руху тіла на час його руху: . Після перетворень маємо:

Група 3. Енергія.

Енергія – це фізична величина, яка характеризує здатність тіла виконувати роботу.

Енергія позначається літерою Е, вимірюється в джоулях.

У фізиці розрізняють два види механічної енергії: потенціальна та кінетична.

Кінетична енергія – це фізична величина, яка характеризує механічний стан рухомого тіла і дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат швидкості його руху:

Учитель.Давайте виведемо формулу для кінетичної енергії.

Теорема про кінетичну енергію: робота рівнодійної всіх сил, які діють на тіло, дорівнює зміні кінетичної енергії тіла:

Питання до учнів:

Від яких величин залежить кінетична енергія. (Від маси та швидкості).
Від чого ця залежність більша: від маси чи швидкості? (Від швидкості. Якщо маса тіла збільшиться в 2 рази, то кінетична енергія зросте теж у 2 рази. А якщо швидкість збільшити в 2 рази, то кінетична енергія зросте в 4 рази).
Чому енергія та робота мають однакову одиницю вимірювання?

Дослід. З похилого жолобу скочується кулька і штовхає тіло.

Висновок. Якщо тіло має запас енергії, воно здатне виконати роботу.

Перегляд відеофрагменту – Джуоль, Джеймс Прескотт.

Питання до учнів:

Для чого потрібно обчислювати потужність?(Потужність – важлива характеристика двигунів, електричних приладів. Більшістьпобутовихприладіврозраховані на напругу 220 В, але на різну силу струму. Тому потужністьспоживачівелектроенергіїрізна. На практиці (на будівництві, під час виготовлення якоїсь продукції, під час сільськогосподарських робіт тощо) дуже важливо знати не тільки, яку роботу виконали, а й з якою швидкістю. Відповідно розраховуються терміни виконання, оплата праці тощо).

V. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ.

Група 1.

Задача 1. ДядькоСлавко, бажаючистворитизатишок у своїйоселі, двігодиништовхавшафу з одягом, але так і не змігзрушитиїї з місця. Яку механічну роботу виконавдядькоСлавко?

Відповідь: дядькоСлавко не виконавжодноїмеханічноїроботи, оскільки, незважаючи на прикладенуслабеньку силу дядька Славка, шафа з місця не зрушила.

Задача 2. Яку роботу здійснить спортсмен, пробігаючидистанцію в 100м, якщо на ахілловесухожилля при бігудієрозтягуюча сила 4000Н і при поштовху нога нахиленапід кутом в 60^° горизонту? Яку потужність при цьому розвиває спортсмен, якщо час подолання дистанції становить 10 с?

Дано:

Розв’язання

4000 Н

Відповідь:

Група 2.

1. Чому під час розгону двигун автомобіля розвиває більшу потужність, ніж під час рівномірного руху?

Відповідь: під час розгону двигун автомобіля розвиває більшу потужність, ніж під час рівномірного руху тому що, швидкість автомобіля зростає, а формула для обчислення потужності двигуна має вигляд , отже чим більша швидкість тим більша потужність.

2. Щосекунди насос подає 45 м³ води на висоту 44 м. Яка при цьому виконується робота?

Дано:

А - ?

Розв’язання

Відповідь:

Група 3.

Задача 1.Якийфізичнийзмістмаєфінськеприслів’я: «Гарному стрибкупотрібенгарнийрозбіг»?

Відповідь: гарний розбіг дасть можливість збільшити силу тертя спокою, яка під час відштовхування й надасть спортсмену більшої швидкості (прискорення), отже й довжина стрибка при цьому збільшиться.

Задача 2. Визначте масу автомобіля, якщо для зменшення його швидкості від 50 км/год до 30 км/год силою тертя була виконана робота93 240 Дж.

Дано: