Урок "Механічна робота та потужність"

План уроку

Фізика та астрономія

Тема програми: Динаміка

Урок №46

Тема уроку: Механічна робота та потужність

Мета уроку :

Навчальна: ввести поняття роботи та потужності як фізичних величин , встановити відмінність між поняттями та формули для їх визначення.

Розвиваюча: формувати  інтерес до вивчення фізики, розвивати творче та логічне мислення, увагу, пам’ять, вміння зосереджуватись, концентрувати увагу, вміння аналізувати та робити висновки,виділяти головне , планувати та організовувати свою діяльність на вирішення проблемних питань, вміння порівнювати, встановлювати зв’язки .

Виховна: виховувати в учнів охайність, самостійність, дисциплінованість вимогливість до самого себе, відповідальність, послідовність у діях, навички спілкування, вміння вислуховувати думки інших та обмін інформацією.

Методична мета: «Використання нестандартних форм та ІКТ як шлях підвищення результативності навчально-виховного процесу»

Тип уроку: комбінований

Основні поняття: механічна робота та потужність.

Форми  навчання : урок, колективна робота.

Методи навчання: розповідь, пояснення, робота з книгою, пояснювально- ілюстративні, ІКТ.

Прийоми навчання:  гра «Розсипанка», «Як ви розумієте прислів’я ?», гра «Перший мільйон», кросворд,    гра «Руки вгору», інтерактивна вправа «Мікрофон», перегляд відео та презентації.

Матеріально-технічне забезпечення уроку:  підручник з фізики для 10 класу Л.Е.Генденштейн, І.Ю.Ненашев, презентація «Механічна робота та потужність», використання програми   https://learningapps.org .

 

Структура уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Перевірка домашнього завдання

ІІІ. Актуалізація опорних знань

ІV. Повідомлення теми та мети уроку. Мотивація навчальної діяльності учнів

V. Вивчення нового матеріалу

VІ. Формування вмінь та відпрацювання навичок

VІІ. Підведення підсумків уроку

VІІІ. Домашнє завдання

 

 

Хід уроку

І.Організаційний момент

Привітання та перевірка присутніх на уроці.

Епіграфу уроку

Вивчай закони фізики, учися працювати,

Не забувай про формули, 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 життя твого є все-таки робота.

                                                                   

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Потрібно розгадати кросворд.

Додаток 1.

https://learningapps.org/display?v=p2su8jej317

ІІІ. Актуалізація опорних знань

Як ви розумієте прислів’я

1.Робота не вовк в ліс не втече!

2.Щоб рибу їсти, треба в воду влізти!

3.Без вірного друга, велика туга.

Гра «Розсипанка»

         З наведених нижче слів складіть вислів.

в                 роботи                більше                  Чим            я       

навчаюсь                      мене                     більше                  тим

Відповідь. Це вислів видатного фізика Майкла Фарадея : Чим більше в мене роботи, тим більше я навчаюсь.

ІV. Повідомлення теми та мети уроку. Мотивація навчальної діяльності учнів

       Сьогодні ми з вами познайомимось із поняттями роботи та  потужності. 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.

У побуті роботою ми називаємо діяльність, яка втомлює людину. Втомитися можна нерухомо сидячи за столом під час гри у шахи або лежачи на канапі і читаючи книгу . Дуже втомлюється вартовий, який нерухомо стоїть. Хто з нас не чув влучних народних приказок «Не терши, не м'явши, не їсти калача», «Щоб рибу їсти, треба у воду лізти», «З лежі не справиш одежі» і т. д.? Усі вони відображають життєвий досвід народу — корисні для себе наслідки цілеспрямованих дій.

Як правило, в тих випадках, коли людина говорить про потужність, вона має на увазі деяку «силу», яка полягає в певній дії (потужний вибух) або ж предмет (потужний електродвигун). Від потужності залежить час виконання роботи.

 

План вивчення теми

1.Механічна робота. Одиниці вимірювання.

2.Потужність та її одиниці вимірювання.

 

V. Вивчення нового матеріалу

1. Механічна робота.

Механічна робота виконується тоді, коли на тіло діє сила і тіло під дією цієї сили рухається.

Щоб виконувалась робота обов’язково потрібні: прикладена сила  й переміщення. Немає переміщення – немає роботи, немає прикладеної сили – немає і роботи.

Термін «робота» у фізику ввів французький учений Понселе у 1826 році.

Добуток сили F на пройдений тілом шлях s називають механічною роботою:   Робота = Сила ∙шлях

Це означає, що:

-більша сила виконує більшу роботу;

-на довшому шляху сила виконує більшу роботу.

Одиницею вимірювання роботи в СІ        є джоуль (Дж).        1 Дж=1 Н1 м.

Якщо переміщення тіла дорівнює нулю, робота цієї сили дорівнює нулю.

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.

1мДж= 0,001 Дж.

Робота – скалярна величина ( не має напряму), але скалярні величини можуть бути позитивними, негативними або дорівнювати нулю.

Робота сили, яка направлена під кутом до переміщення тіла

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

Робота сили дорівнює:  

Проаналізуємо загальну формулу роботи:

1.                   Якщо кут =0⁰, cos =1,                       то робота   і А>0.
2.                   Якщо кут =90⁰, cos =0,                            то робота А=0.
3.                   Якщо кут =180⁰, cos = - 1,                      то робота А= -F і А<0.
4.                   Якщо сила F=0,                                            то робота А=0.
5.                   Якщо переміщення s=0,                              то робота А=0.

 

Важливий факт:

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

Робота сили тяжіння при русі вертикально

Коли тіло змінює свою висоту то робота обчислюється 

Робота сили тяжіння при русі по будь який траєкторії

Робота сили пружності

 Робота сили пружності аналогічна роботі сили тяжіння та залежить від деформації пружини.

При переміщенні тіла по замкнутій траєкторії робота сили пружності дорівнює нулю.

Робота сили тертя        , тому що cos 180⁰=-1

Якщо кинути, наприклад, м'яч вертикально угору, то під час польоту м'яча на нього діє сила ваги, спрямована вниз протилежно переміщенню. Робота сили ваги в цьому випадку від'ємна.

Наприклад, якщо м'яч котиться по землі в горизонтальному напрямку, то сила ваги буде перпендикулярна до напрямку руху й роботи не виконає: А = 0.

Тіла, що лежать на столі, чинять тиск на стіл, але роботи не виконують. Під час руху планети по круговій орбіті навколо Сонця робота сили притягання дорівнює нулю.

Байка «ЛЕБІДЬ, ЩУКА І РАК»
Перекладач: М.Рильський
Де згоди доброї в товаришів нема, 
До діла братись там дарма, 
Бо вийде, далебі, не діло, тільки мука. 
Раз якось Лебідь, Рак та Щука 
Везти підводу узялись 
І в неї троє всі мерщій впряглись. 
Щосили смикають,- та ба, немає ходу! 
Воно, здавалось би, і не який тягар: 
Та Лебідь рветься аж до хмар, 
Рак сунеться назад, а Щука тягне в воду. 
Хто винен серед них, хто ні,- судить не нам, 
А тільки віз і досі там.

2.Потужність. Швидкість виконання роботи називають потужністю. Той механізм, що виконує дану роботу швидше, вважається більш потужним.

Недарма кажуть, що не тим крапля камінь довбає, що сильна, а тим, що часто падає. Величина виконаної роботи залежить від того, скільки часу працювала машина. Спортсмен, який піднімає штангу, у цю мить потужніший за доброго коня. Але піднімати штангу протягом усього дня він не зможе.

Позначаємо потужність N .

Одиницею потужності в системі СІ є  джоуль за секунду або ват :   

Вт = Дж / с ( названа в честь англійського винахідника « Архімеда», ХVIII  століття Джеймса Ватта.    

Як і для інших фізичних величин, для одиниці потужності існують похідні одиниці:

1 мікроват = 1 мкВт = 0,000001 В т=10^-6 Вт;

1 міліват = 1 мВт = 10^-3 Вт;

1 кіловат = 1 кВт = 10³ Вт;

1 мегават = 1 МВт = 1 000 000 Вт = 10⁶ Вт.

Потужність транспортного засобу

Швидкість руху транспортних засобів можна визначити так:        

Позасистемна  одиниця  потужності – кінська сила. Де ви чули такий термін. Сам  Джеймс  Уатт  (1736 - 1819) користувався  іншою  одиницею  потужності  ‒ кінською  силою  ( 1 к. с.),  яку  він  увів  з  метою  можливості  порівнювати  працездатність  парової  машини  і  коня.

1 к.с. = 735  Вт

VІ.Формування вмінь та відпрацювання навичок

1. Якісні задачі про механічну роботу.

А)

 

Б)

 

 

В)

 

Г)

2. Якісні задачі на тему «Потужність »

 

3. Розв'яжемо задачі від  Григорія Остера, письменника та публіциста.

Задача 1.  Дядько Славко, бажаючи створити затишок у своїй оселі, дві години штовхав шафу з одягом, але так і не зміг зрушити її з місця. Яку механічну роботу виконав дядько Славко?

Відповідь: дядько Славко не виконав жодної механічної роботи, оскільки, незважаючи на прикладену слабеньку силу дядька Славка, шафа з місця не зрушила.

Задача 2. Поки друзі Петрика виконували суспільно корисну працю, Петрусь, маса якого 35кг, заліз на самий вершечок дуба заввишки 12м. Яку механічну роботу виконав Петрусь?

Відповідь: 35кг маси Петрика помножимо на 10 . Отримаємо силу, яку Петрик прикладав, щоб видертися  на дуба. Тепер цю силу помножимо на висоту дуба — 12м. Отже, поки друзі Петрика витрачали час на суспільне корисну працю, Петрусь виконав чималу механічну роботу, що дорівнює 4200 джоулям. Ось який працьовитий хлопчик сидить тепер на дубі й благає, щоб його звідти зняли.

Задача3. Втікаючи від міліціонера, злодії часто виконують велику механічну роботу з переміщення себе за короткий час на велику відстань. Наприклад, злодій Борис, прикладаючи силу 1500 Н, за 2 год перемістив себе на відстань 96 км. Визначте серед­ню потужність утікача Бориса.

Відповідь: дрібний злодюжка цей Борис. Його потужність лише 2 кВт. З такою потужністю злодієві не вдасться багато нашкодити.

Задача 4. Поясніть зміст прислів'я «Вода камінь точить» з точки зору роботи та потужності. (Недарма кажуть, що не тим крапля камінь точить, що сильна, а тим, що часто падає).

Задача 5.  Два однакових за масою вантажі були доставлені на автобусах у приміське селище й у Київ. Чи однакова робота була вико­нана у першому і у другому випадках? Чому?

Висновок. Чим більша сила діє на тіло і чим довший шлях, пройдений тілом під дією сили, тим більша робота виконується.

Задача 6.  Штангіст підняв 200 кілограмову штангу на висоту 2 м за 2 с.  Обчисліть роботу та потужність виконану штангістом.

Додаток 2. Гра «Перший мільйон»    https://learningapps.org/display?v=pymc7b8xn18

VІI.Підбиття підсумків уроку. Оцінювання

Гра “Руки вгору”

В якому із прикладів виконується робота а де ні? Відповідь обгрунтуйте

• санки скочуються з гори;
• юнак говорить по телефону;
• дівчинка малює;
• постріл з арбалету;
• штангіст утримує штангу на певній висоті;
• по люду котиться шайба;
• спортсмен піднімає гирю;
• учень піднімається по сходах.

 

Інтерактивна вправа «Мікрофон»

Закінчіть речення

VІII.Домашнє завдання

Вивчити  &18, задачі для самостійного опрацювання.

Підготувати повідомлення на тему «Робота та потужність»

 

 

• Додатково  вікторина “Механічна робота та потужність”: http://www.triventy.com/my/games/edit/108321

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 1

 

Кросворд на тему: Сила. Види сил

 

 

1.Одиницею сили є..-. ньютон

2.Дія тіл одне на одне називається   -  взаємодія

3.Взаємодію тіл описують за допомогою...   - сил

4.Кожна сила характеризується числовим значенням і ... - напрямом

5.Мірою дії одного тіла на інше є ...-  сила

6.Сила, що виникає внаслідок деформації тіла-  пружності

7.Сила, з якою Земля притягує тіла   - тяжіння

8.Вид сили, що діє між тілами, які стискаються   - тертя

9.Прилад для вимірювання сили   - динамометр

10.Силу, яка діє на тіло так само як декілька одночасно прикладених до цього тіла сил називають  -   рівнодійною

11.Знаходження рівнодійної декількох сил, називають... -  додаванням

 

Додаток 2

 

Гра «Перший мільйон»

1.До однієї точки прикладені сили 7Н і16Н, що мають одинаковий напрям.Визначте рівнодійну. 23Н

2. Визначте силу тяжіння, яка діє на тіло масою 300г на поверхні Землі. 2,94Н

3. Яка одиниця вимірювання механічної роботи? Джоуль

4. Яка одиниця вимірювання потужності? Ват

5. Двоє людей тягнуть візок, прикладаючи силу по 100 Н кожен, віслюк тягне візок з силою 200 Н. Швидкість візків однакова. Чи однакова робота виконується у цих випадках? сили будуть однакові

6. Яким символом позначається механічна робота? А

7. Якою формулою визначається механічна робота? A=Fs

8. До тіла прикладені сили 6Н, 8Н і 3Н, напрямлені вздовж однієї прямої. Вкажіть значення, якому не може дорівнювати їх рівнодійна?  2Н

9. Штангіст підняв 200 - кілограмову штангу на висоту 2 м. Обчислити виконану штангістом роботу. 3920 Дж

 

Додаток 3

Задача 7.  Штангіст підняв 200 кілограмову штангу на висоту 2 м за 2 с.  Обчисліть роботу та потужність виконану штангістом.

Задача 8. Підіймальний кран підняв із дна озера сталевий зливок масою 3,4 т. скільки часу тривало підняття, якщо глибина озера 6,1 м, а кран розвивав потужність 200 кВт?

Дано:

m= 3.4 т= 3400 кг

h=s= 6.1 м

N=200 кВт=200000 Вт

g = 9.8 м/

t=?

N = A / t    .        A = F × S.                F = m × g.        N = (m × g × S) / t

t=N/(m × g × S) .               t=200000/(3400×9.8×6.1)=200000/203252=0,984 с

Відповідь: 0,984 секунд

Задача 9. Ескалатор метро за 2 хв піднімає 200 пасажирів на висоту 30 м. Яка потужність двигуна ескалатора? Прийміть масу одного пасажира рівною 70 кг.

t = 2 хв= 120 с
mпас = 70 кг
g = 9.8 м/

s=30 м

N = A / t .           A = F × S.                      F = m × g
N=?
______________
N = (m × g × S) / t .                 N = (70 ×200× 9.8 × 30) / 120 = 4116000/120=34,300 Вт або 34,3 кВт

Відповідь:  34,300 Вт або 34,3 кВт