Урок "Механічна робота. Кінетична енергія. Потужність"

ДОНЕЦЬКИЙ ОБЛАСНИЙ ІНСТИТУТ ПІСЛЯДИПЛОМНОЇ ПЕДАГОГІЧНОЇ ОСВІТИ

ФАКУЛЬТЕТ ПІДВИЩЕННЯ КВАЛІФІКАЦІЇ ПЕДАГОГІЧНИХ  КАДРІВ

КАФЕДРА природничо-математичних дисциплін

та методики їх викладання

ВІДДІЛ природничих дисциплін ТА STEM-ОСВІТИ

 

 

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувачка кафедри,  к.е.н.

________________ Останкова Л.А.

«___»_____________ 2024

 

 

РОЗРОБКА УРОКУ З ПОЯСНЕННЯМ НОВОГО МАТЕРІАЛУ В УМОВАХ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ

 

 

Роботу виконав(ла) слухач(ка) групи 3.16.2		______________В. М. Рижонко    «17» жовтня 2024
Керівник групи		___________   О.О. Олешко
Рецензенти		____________ Л.А. Останкова ____________ С.О. Прийменко

Рецензія ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Краматорськ – 2024

Тема. Механічна робота. Кінетична енергія. Потужність.

 

Мета.

навчальна:  вивчити  поняття енергії як кількісної міри руху, механічної роботи  та потужності як фізичних величин; пояснити зв'язок роботи й енергії на прикладі кінетичної енергії тіла;

розвиваюча: формувати інтерес до практичного застосування знань під час розв’язування задач; розвивати вміння, навички та сприяти активізації творчого мислення учнів, пробуджувати в них пізнавальний інтерес; стимулювати розвиток ініціативи, кмітливості;

виховна: пробуджувати інтерес до вивчення фізики.

 

Тип уроку. урок засвоєння нових знань

 

Методи проведення уроку: розповідь, бесіда, розв’язування задач,   хмара слів WordArt, тестування в naurok.com.ua., інтерактивні вправи «Незакінчене речення», «Очікування», «Пісочний годинник»

Форми проведення уроку: колективна, індивідуальна, робота в групах.

Дидактичне забезпечення: хмара слів WordArt, тестування в naurok.com.ua.,електронні матеріали до підручника на сайті interactive.ranok.com.ua, презентація «Механічна робота. Кінетична енергія. Потужність.», відео на Уoutube-каналі.

Матеріально-технічне забезпечення: ноутбук, смартфони (планшети), інтерактивна дошка Gynsy.

 

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Вчитель: Вітаю вас усіх на нашому уроці. Кожний з вас отримав певні завдання, настав час продемонструвати, як ви впоралися з цим. Зараз ви зможете проявити, крім набутих знань кмітливість і винахідливість, уміння працювати самостійно, спільно.

(Слайд 2)

Почнемо з слів Андре Моруа:

«Як живопис і музика, так і кухня - це мистецтво.

Живопис вабить очі, музика - слух, а кулінарія - смак».

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Вчитель. У повсякденному житті слово «робота» вживається дуже часто. Роботою називають будь-яку корисну працю робітника, вченого, учня. Як бачимо слово робота має велике значення: для позначення професії, для характеристики стану .

Щоб механічний годинник ішов, його потрібно завести - закрутити пружину; розкручуючись, пружина виконає роботу;

Стиснута пружина може підняти на певну висоту тягарець. Тут сила пружності виконає роботу з переміщення тягарця.

Про тіло або систему тіл, які можуть виконати роботу, кажуть, що вони мають енергію. Про механічну енергію та механічну роботу  йтиметься сьогодні на уроці.

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Пропоную розгадати тему уроку за допомогою хмаринки слів у ранковій чашці кави

(Слайд 3)

Робота із хмарою слів WordArt

https://wordart.com/edit/zsrkxtah6fsz

Учні записують дату і тему уроку

Інтерактивна вправа «Очікування» «Пісочний годинник»

Учні пишуть на піщинках (листочках) свої очікування і прикріплюють біля верхньої частини годинника.

(Слайд 4)

План

1. Що таке механічна робота?
2. Геометричний зміст роботи сили.
3. Кінетична енергія.
4. Потужність.

(Слайд 5)

1. Що таке механічна робота?

Механічна робота дорівнює добутку модуля сили на модуль переміщення й на косинус кута між напрямом сили й напрямом переміщення.

Одиницею вимірювання роботи в СІ є джоуль (Дж).

Один  джоуль — це робота, яку виконує сила в 1 Н в процесі переміщення  тіла на 1 м у напрямі дії сили:  1 Дж = 1 Н · 1 м.

 Робота сили, що діє на тіло, є величиною скалярною, але вона може бути додатною, від’ємною або дорівнювати нулю - залежно  від того, куди напрямлена сила відносно напрямку руху тіла:

(Слайд 6)

 

А > 0,якщо  α< 90°;

А = 0, якщо  α = 90°;

А < 0, якщо α > 90°.

(Слайд 7)

Робота сили тяжіння

Демонстрація – падіння тіла з висоти

 

Якщо тіло падає з певної висоти, напрям сили тяжіння збігається з напрямом переміщення. При цьому під час руху тіла вниз робота сили тяжіння позитивна. Якщо тіло масою m падає з висоти h, то робота сили тяжіння дорівнює: A = mgh

Під час руху тіла вгору сила тяжіння вже спрямована протилежно переміщенню, тому в цьому випадку робота сили тяжіння негативна. Отже, у разі підйому тіла масою m на висоту h робота сили тяжіння дорівнює: A = -mgh

 

(Слайд 8)

Робота сили пружності

Демонстрація – деформації пружини (стиснення і розтягування)

 

 

У разі зменшення деформації пружини сила пружності, що діє з боку пружини, спрямована так само, як переміщення, тому робота сили пружності позитивна.

Із закону Гука випливає, що в разі зменшення деформації пружини до нуля, модуль сили пружності зменшується від kx до нуля, тому середнє значе  ння сили пружності дорівнює: .

При цьому робота сили пружності визначається, як                                    .

 

У разі збільшення деформації пружини сила пружності, що діє на тіло з боку пружини, спрямована протилежно деформації. У цьому випадку робота сили пружності негативна.

 

(Слайд 9)

Робота сили тертя ковзання

Демонстрація- ковзання тіла по поверхні

 

 

Сила тертя ковзання завжди спрямована протилежно напряму швидкості, а отже, і переміщенню тіла, тому робота сили тертя ковзання завжди негативна.

(Слайд 10)

2.Геометричний зміст роботи сили.

Самостійна робота учнів з підручником

Розгляньте рис.15.1 і опрацюйте п.2 ст. 93

Учні роблять висновок:  що геометричний зміст роботи сили полягає в тому, що робота сили чисельно дорівнює площі фігури під графіком залежності проекції сили від модуля переміщення.

 

3. Кінетична енергія.

 

Пригадаємо з курсу 7 класу:

•                 Що таке кінетична енергія?
•                 Де ви зустрічаєтеся з нею в житті? Наведіть приклади.

 

(Слайд 11)

Нехай тіло здійснило переміщення . У початковій точці спостереження тіло має швидкість ₀, а в кінцевій — . Спрямуємо вісь х так, щоб усі вектори мали з нею однаковий напрям.

Проекції всіх векторів дорівнюють модулям цих векторів. Робота сили дорівнює А = Fs, де F = mа. У разі прямолінійного рівноприскореного руху переміщення тіла та швидкість пов’язані співвідношенням:. Підставляючи у формулу роботи вираз для F і s, маємо:

, або

Величину, що дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат його швидкості, називають кінетичною енергією тіла:  .

Будь-яке тіло, що рухається, має кінетичну енергію, пропорційну його масі та квадрату швидкості.

Енергія, яку має тіло внаслідок свого руху, називається кінетичною енергією.

З урахуванням визначення кінетичної енергії можна записати: .

Отже, робота сили дорівнює зміні кінетичної енергії тіла.

Це твердження називають теоремою про кінетичну енергію. Якщо в початковий момент часу тіло нерухоме, то A = Е_k.

 

 

 

(Слайд 12)

У цьому полягає фізичний зміст кінетичної енергії: кінетична енергія тіла масою m, що рухається зі швидкістю υ, дорівнює роботі, яку виконує сила, аби передати тілу, що перебуває в стані спокою, цю швидкість.

Кінетична енергія збільшується, якщо робота сили позитивна, і зменшується внаслідок негативної роботи.

4. Потужність.

 

(Слайд 13)

Переглянемо відео youtube: https://www.youtube.com/watch?v=qQ5FvgyRUAA

Запитання: про  яку фізичну величину йшлося на відео?

 (Слайд 14)

 

Здійснення роботи характеризують фізичною величиною, яку називають потужністю.

Потужність — це фізична величина, що чисельно дорівнює відношенню роботи до проміжку часу, за який вона виконана.

P = F

 Одиниця потужності в СІ — ват (Вт):

1 Вт — це така потужність, яка дозволяє роботі в 1 Дж виконуватися за 1 с.

ІV. Закріплення матеріалу

(Слайд 15)

Вправа «Незакінчене речення»

Потужність – це … величина, що дорівнює відношенню … до …, за який її було виконано.

Кінетична енергія— це …, яка зумовлена рухом тіла і дорівнює половині добутку … тіла на квадрат… його руху.

Механічна робота дорівнює добутку модуля … на модуль … й на … кута між напрямом сили й напрямом переміщення.

Геометричний зміст роботи сили полягає в тому , що робота сили чисельно дорівнює … фігури під графіком залежності проекції … від модуля….

 

(Слайд 16)

Учимося розв’язувати задачі  (колективне розв’язування)

1. Заповніть таблицю  використовуючи формулу A = FS  (усно)

А, Дж		10	30
F,Н	2		15
S,м	5	20

 

(Слайд 17)

Задача 2. Яку силу потрібно прикласти до тіла, що проходить шлях 100 м, щоб виконати роботу 40 кДж?

(Слайд 18)

Задача 3. (Задача ЗНО)

Визначте роботу, яка виконується під час піднімання гранітної плити  об’ємом 0,5 м³ на висоту 20 м. Густина граніту 2500 кг/м³.

 

(Слайд 19)

2. Рівень засвоєння нового матеріалу  перевіримо за допомогою виконання тестових завдань.

Пройти тестування учням (індивідуально) посилання  скидається вчителем в чат учням  і вони виконують тестування за допомогою телефонів чи планшетів

join.naurok.ua  код доступу 7115492

або qr-код  

V.Підсумок уроку

 

(Слайд 20)

Вправа  «Мікрофон»

Учні відповідають на поставлені питання.

1. Чому дорівнює робота сили?
2. Одиниця вимірювання роботи.
3. Формула роботи сили тяжіння.
4. Формула роботи сили пружності.
5. Який знак має сила тертя ковзання?

 

 

(Слайд 21)

Інтерактивна вправа «Моє враження»

Учні по черзі (за бажанням) висловлюють думки щодо організації уроку, оцінюють свою роботу та роботу товаришів. Можна запропонувати план:

•                 Що сподобалося на уроці?
•                 Чи подобається вам вести дослідницьку роботу? Чому?
•                 Я хочу, щоб наступні уроки були…

 

(Слайд 25)

VІ. Домашнє завдання

Опрацювати §15

Розв’язати: 

 Початковий рівень: Вправа15 (1)

Середній рівень : Вправа15 (2)

Достатній рівень: Вправа15 (5)

Високий рівень: Вправа15 (7)

Творче завдання: Використовуючи додаткову літературу та інтернет-ресурси напишіть використання поняття роботи, енергії   у вашій професії.