Урок "Механічна робота і потужність"

«Механічна робота та потужність»

Мета уроку: розширити знання учнів про механічну роботу та потужність, навчити їх застосовувати ці знання у майбутній професійній діяльності; розвивати вміння учнів аналізувати фізичні процеси та формулювати висновки, спонукати їх до пізнавальної активності, стимулювати розвиток ініціативи, кмітливості.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Педагогічні технології: елементи контекстного, особистісно-орієнтованого, проблемного, ігрового навчання.

Інтегративні зв’язки: з предметами професійно-теоретичної підготовки.

Засоби навчання:  мультимедійний комплекс,  мультимедійна презентація «Механічна робота та потужність», опорні конспекти.

Методи проведення уроку ( за бінарною класифікацією ):

Методи викладання ↔ Методи  навчання

інформаційний  ↔   виконавчий

                  пояснювально-спонукальний  ↔  частково-пошуковий

інструктивно-методичний  ↔  продуктивно-практичний

Методична мета відкритого уроку: методи і прийоми формування ключових (ціннісно-смислової, навчально-пізнавальної, комунікативної, інформаційної) компетентностей майбутніх робітників на уроках фізики у ПТНЗ

Хід уроку

І. Організаційний момент. Привітання.

ІІ. Актуалізація опорних знань та життєвого досвіду учнів.

Сьогодні ми продовжуємо вивчати механіку. Давайте  пригадаємо основні поняття теми.

1. Яка фізична величина є причиною зміни швидкості тіла ?  
2. В яких одиницях вона вимірюється ?
3. Яким приладом можна її виміряти?
4. Чим характеризується сила ?
5. Які сили ви знаєте ?
6. Яку силу називають рівнодійною?
7. Чи може тіло рухатися, якщо рівнодійна всіх сил дорівнює нулю ? Наведіть приклади такого руху.
8. За якою формулою обчислюється …

      1) Сила пружності                     А)  F= mg

      2)  Сила тертя                             Б)  F= - kx

      3) Сила тяжіння                         В)  F= µmg

9. Що ми сплачуємо в таксі шлях чи переміщення ?
10.  Які  технічні  характеристики автомобіля вам відомі ? 

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів. Оголошення теми, мети уроку.

 Викладач. У ХХІ столітті стрімко зростають вимоги до інтелектуальної складової робітничих професій. Вам, майбутнім слюсарям з ремонту автомобілів, для усунення неполадок  сучасної техніки необхідно глибоко розуміти сутність фізичних процесів, що лежать в основі будови та експлуатації авто.

Сьогодні на уроці ми не тільки поглибимо знання з фізики про механічну роботу та потужність, а й розглянемо ці поняття в контексті  технічних характеристик автомобілів. Отже, прошу записати тему уроку: «Механічна робота та потужність».

ІV. Засвоєння нового матеріалу.

1. Робота.
   1.         Визначення поняття механічна робота.

Викладач. У житті ми часто вживаємо слово  робота. Роботою називають будь-яку корисну працю робітника, вченого, учня. А як розуміють цей термін фізики?

Про механічну роботу говорять тоді, коли тіло змінює своє положення в просторі під дією сили.

Механічна робота – це фізична величина, яка характеризує дію сили при певному переміщенні і чисельно дорівнює добутку модуля сили на модуль  переміщення і на косинус кута між вектором сили та вектором переміщення

Якщо сила направлена під кутом до переміщення тіла, то роботу виконує тільки складова сили, яка направлена так, як направлено переміщення.

Одиницею вимірювання роботи в СІ   є джоуль (Дж).

                                         1Дж =1 Н1 м.

Учень.  Повідомлення  « Хто ввів термін робота ?».

Учень. Повідомлення « Хто такий Джоуль?».

2.         Аналіз  формули робота.

Викладач. Проаналізуємо загальну формулу роботи:

Коли ми говоримо, що механічна  робота сили дорівнює нуль ?

1. Якщо сила F=0,                                    то робота А=0.

Якщо переміщення S =0,                             то робота А=0.

Якщо кут =90⁰, cos90⁰=0,                          то робота   А=0.

2. Якщо кут =0⁰, cos 0⁰=1,   то робота сили                   

Якщо кут  0⁰≤ <  90⁰,  то робота  сили  А>0   додатня.

3. Якщо кут =180⁰, cos180⁰= - 1,   то робота  сили

Якщо кут 90⁰ <    ≤ 180⁰,  то робота сили    А<0 від’ємна .

Учням пропонується зробити висновок: робота різних сил може бути додатньою, від’ємною або дорівнювати нулю.

3.         Робота різних сил.

1. Робота сили тяжіння : оскільки F= mg , а переміщення ми позначимо через h, то  

mgh , якщо тіло рухатиметься вниз , то кут =0⁰, cos0⁰=1  і робота сили тяжіння А>0   додатня;  

- mgh, якщо тіло рухатиметься вверх, то кут =180⁰, cos180⁰ = - 1  і  робота сили тяжіння А<0 від’ємна.

2. Робота сили пружності :  оскільки сила пружності F= - kx, а переміщення ми позначимо через x, то робота сили пружності     

     , коли  деформація пружини зменшується, то кут =0⁰,  cos0⁰= 1 ,

                       то робота сили   пружностіА>0   додатня;

 , коли деформація пружини збільшується, то  кут =180⁰, cos180⁰= - 1 ,

                    то робота сили пружності  А<0  від’ємна.

3. Робота сили тертя : оскільки  сила тертя   F= µmg  і напрям її завжди протилежний до напрямку руху,  то    кут =180⁰, cos180⁰= - 1,   то робота  сили тертя завжди А<0 від’ємна.

А= - µmgS

4)    Робота сили тяги :    А = F_тяги S  , де  = ma+

Висновок  Якщо на тіло діють кілька сил, то вони виконують роботу одночасно.

2. Потужність .
   1.         Визначення  потужності.

Викладач. Однією з важливих характеристик автомобіля є його потужність.

Потужність - це фізична величина , що показує швидкість виконання роботи  і дорівнює відношенню роботи до часу протягом якого ця робота була виконана .

N=

Одиницею вимірювання потужності в СІ   є Ват  (Вт)

1Вт =

Позасистемна одиниця потужності «кінська сила»

1 к.с. = 736  Вт

Учень. Повідомлення «Кінська сила»

Учень. Повідомлення «Цікаві факти про потужність»

      2.2. Потужність транспортного засобу.

  Викладач. Оскільки автомобіль рухається завдяки силі тяги , яка виробляється двигуном

N= = = = F υ

       а сила тяги двигуна виробляється в автомобілі для подолання сили тертя та сили опору повітря, які завжди спрямовані проти переміщення,  то кут  між силою тяги та переміщенням =0⁰, cos0⁰=1, то

N = F υ

З даної формули видно , що  швидкість  автомобіля прямо пропорційно залежить від його потужності:

υ=

Запитання до учнів: при однакових силах опору у якого автомобіля швидкість буде більшою?

Очікувана відповідь: з двох автомобілів за рівних сил опору більшу швидкість матиме той, у якого потужність двигуна більша.

Учень. Повідомлення «Як збільшити потужність двигуна?»

Учень. Повідомлення «Як  можна збільшити швидкість автомобіля ?»

Викладач. А тепер розглянемо від чого залежить сила тяги :

 F_тяги =

Учень.  Повідомлення «Чому водій робить перемикання на малу швидкість, коли автомобіль їде нагору по схилу?»

V. Узагальнення та систематизація знань.  Гра « Автоперегони»

Робота в групах. Учні діляться на чотири  «екіпажі» для виконання спільної роботи:

«Вольво», «Мітсубісі», «ЗАЗ», «Макларен».

Завдання №1 .   Які твердження вірні ?

Кожна правильна відповідь 0,5 бали (4бали).

1. Дію сили характеризує механічна робота.+
2. Механічна робота дорівнює добутку сили на шлях і на косинус кута альфа.+
3. Якщо вектор сили перпендикулярний до напрямку переміщення ,то робота додатня.-
4. Робота сили тертя завжди дорівнює 0.-
5. Час виконання роботи залежить від потужності. +
6. Щоб визначити потужність, потрібно знати роботу та час її виконання +
7. Чим більша потужність автомобіля , тим більшу швидкість  він може  набрати.+
8. Щоб збільшити силу тяги автомобіля швидкість потрібно  збільшити.-

Завдання №2. Автокран, піднімаючи вантаж  масою 100кг , виконав роботу 30 кДж. На яку висоту був піднятий вантаж ? (2 бали)

m = 100 кг                              А = mgh       h==

А = 30 кДж    30 000 Дж       h=

h-?

Завдання №3. Використовуючи технічні дані автомобіля, зокрема його потужність та максимальну швидкість, розрахувати, яку силу тяги розвине двигун автомобіля при максимальній швидкості ? Яку механічну роботу виконає двигун автомобіля  долаючи відстань 100 км ? (3 бали). Оформити у вигляді задачі.

  Екіпаж  «Вольво»

Автомобіль «Вольво» V40 CROSSCOUNTRY.

Потужність двигуна 250 к. с. Максимальна швидкість 210 км/год. Паливо – бензин.

       Екіпаж «Мітсубісі »

Електромобіль Mitsubishi i-MiEV .   Проходить 160 км  шляху без заправки.  Потужність 67 к. с..Максимальна швидкість  130 км/год.

Екіпаж «ЗАЗ»

Автомобіль ZAZ FORZA SEDAN .

Потужність 109 к.с. . Максимальна швидкість 140 км/год. 

          Екіпаж «Макларен»

Найпотужніший сучасний автомобіль — Макларен F1. Його потужність досягає 627 кінських сил, а максимальна швидкість  392 км/год.

Завдання №4. Виконується сильнішими учнями ( 3 бали)

Автомобіль, масою 1,5 т розганяється з прискоренням 2 м/с²  на горизонтальній ділянці дороги . Яку роботу виконає двигун автомобіля за 10 с , якщо коефіцієнт опору рухові дорівнює 0,05 ?

m=1,5 т   1500 кг      A=                     A= ( 1500·2+0,05·1500·9,8)   = 

                                 ma=-                  =( 3000+750)·100=375000 Дж =

a= 2                       S=                             = 375 кДж        

t=10 c                      = ma+                   

µ=0,05                     = µ mg 

      А - ?                  A= (ma + µmg)  

VІ. Підведення підсумків уроку, оцінювання роботи учнів.

VІІ. Домашнє завдання: §14 -опрацювати, стр. 144-145 №10, 11,14, 16 ,20 (письмово)

 Викладач: _________ Оранюк Р. О.

 Література

1. Фізика 10 кл.: підручник для загальноосвітніх навчальних закладів, рівень стандарту / Л. Е. Гендельштейн, І. Ю. Ненашев.-Харків: Гімназія, 2010.-272с.
2. Фізика. Тести 7-11 кл.:посібник / Н. В. Татарчук.-К.:ВЦ «Академія»,2008-440с.
3. Фізика 10 кл. Рівень стандарту. Розробка уроків / О.О. Туманцова. -Харків: «Ранок», 2010. -320с.
4. Інтеграційний підхід до викладання фізики при підготовці фахівців автомобільного профілю у середніх професійно-технічних закладах. Методичка /Б.І. Костів – Л. : Обл. книжкова друкарня, 1996 -107с.

Конспект уроку

« Механічна робота та потужність»

Механічна робота – це фізична величина, яка характеризує дію сили при певному переміщенні і чисельно дорівнює добутку модуля сили на модуль  переміщення і на косинус кута між вектором сили та вектором переміщення .

 Потужність - це фізична величина , що показує швидкість виконання роботи  і дорівнює відношенню роботи до часу протягом якого ця робота була виконана .

                   N=                              N = F υ

Одиницею      вимірювання потужності в СІ   є Ват  (Вт) 1Вт =

Позасистемна одиниця потужності «кінська сила»1 к.с. = 736 Вт