Конспект урока по физике на тему Механическая работа и мощность (10 класс)

Дата проведения ____________ Класс _____

Тема: «Работа силы. Мощность».

Тип урока: комбинированный.

Цель урока: сформировать понятие механической работы, выяснить на конкретном материале, как надо правильно рассчитывать величину работы, когда тело перемещается по горизонтальному пути;

продолжить формирование умений наблюдать и объяснять физические явления, обобщать и сравнивать результаты эксперимента.

Оборудование: Демонстрационное: гиря, тележка, динамометр, пружина, линейка, набор грузов, компьютер, проектор, экран.

План урока.

1. Организационный момент (2 мин).

2. Актуализация знаний (10 мин).

3. Введение нового материала (20 мин).

4. Закрепление изученного материала (10 мин).

5. Домашнее задание (3 мин).

Ход урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика, записи на доске, в тетради.

1. Организационный момент.

Проверка посещаемости, готовности класса к уроку

Определение темы и целей урока учащимися

2. Актуализация знаний.

Учитель: Все наши ежедневные действия сводятся к тому, что мы с помощью мышц либо приводим в движение окружающие тела и поддерживаем это движение, либо же останавливаем движущееся тела. Этими телами являются орудия труда, в играх - мячи, шайбы. На производстве и в сельском хозяйстве люди также приводят в движение орудия труда.

Что вы понимаете под словом «Работа»?

Учитель: Когда человек (или какой-либо двигатель) действует с определенной силой на движущееся тело, то мы говорим, что он совершает работу. Это представление о работе легло в основу формирования понятия работы силы. (Слайд 1, 2)

Определение темы и целей урока учащимися (Слайд 3, 4)

Ученики: Обычно, под словом «Работа» мы понимаем всякий полезный труд рабочего, ученика.

3.Введение нового материала.

Жан Виктор Понселе (1788 - 1867). (Слайд 5)

Ввел в физику термин «работа» в том понятии, которое мы используем и поныне. Раньше работа определялась как «количество движения», «динамический эффект»

Демонстрация опытов

Опыт 1. Тележку, нагруженную гирей, перемещают на некоторое расстояние. Действующую на тележку силу измеряют динамометром. Совершается ли механическая работа? (Слайд 6)

Опыт 2. Гирю поднимают на некоторую высоту. Силу, действующую на гирю, измеряют динамометром. Совершается ли механическая работа? (Слайд 7)

Учитель: Какой вывод мы сделали?

Опыт 3. К тележке, нагруженной гирей, прикладывают силу, недостаточную для того, чтобы вызвать движение тележки. Совершается ли механическая работа? (Слайд 8)

Опыт 4. Гирю, подвешенную к пружине, действует сила упругости пружины. Но гиря не перемещается. Совершается ли механическая работа? (Слайд 9)

Учитель: Сделайте вывод.

Опыт 5. Тележка по инерции перемещается на некотором участке гладкой поверхности. Продемонстрируйте опыт. Совершается ли механическая работа? (Слайд 10)

рис. 5

Учитель: Сделайте вывод. (Слайд 11)

Учитель: Работа силы равна произведению модулей силы и перемещения и косинуса угла между ними. Эта формула справедлива в том случае, когда сила постоянна и перемещение тела происходит вдоль прямой. (Слайд 12)

Учитель: Во многих случаях важно уметь вычислять изменение скорости по модулю, если при перемещении тела на отрезок ∆r на него действует сила F.

Учитель: Знак работы определяется знаком косинуса угла между силой и перемещением. (Слайд 13)

Учитель: Если на тело действует несколько сил (Рис. 6), то в этом случае необходимо в формулу для работы подставлять значение равнодействующей всех сил. (Слайд 13)

Рис. 6

Следовательно, работа будет равна сумме всех работ отдельных сил. Равнодействующая может быть равна нулю, даже если отдельные силы не нулевые. В этом случае работа также должна быть равной нулю, поэтому, в соответствии с формулой , работы отдельных сил должны быть с разными знаками (могут быть отрицательными или положительными).

Учитель: в Международной системе единиц работа измеряется в джоулях (Дж)

Учитель: Джоуль - это работа, совершаемая силой 1 Н на перемещение 1 м, если направления силы и перемещения совпадают.

Учитель: Если рассматривать понятие «работы» на графике, то она равна площади прямоугольника со сторонами F и ∆x.

(Слайд 14)

Учитель: Очень часто важно знать не только работу, но и время, в течение которого она произведена, поэтому надо ввести еще одну величину - мощность. Что, по-вашему, такое мощность?

Время, которое затрачивается на выполнение работы, во втором случае меньше, чем в первом. Следовательно, одну и ту же по величине работу можно совершить за разное время. То есть важно знать, как быстро совершается работа. Поэтому всякая машина, совершающая работу, характеризуется особой величиной, называемой мощностью. (Слайд 15).
Учитель: Мощностью называют отношение работы А к интервалу времени ∆t, за который эта работа совершена.

Мощность используется для расчёта скорости различных транспортных средств. Самолёты, корабли, автомобили и т. д. часто движутся таким образом, что их скорость, с хорошей точностью, можно считать постоянной величиной. Если движение происходит с постоянной скоростью, то силы, действующие на транспортное средство благодаря работе двигателя, равны по модулю и противоположны по направлению силам сопротивления движения. Величина скорости транспортного средства определяется мощностью двигателя.

Учитель: Если мы в формулу мощности подставим формулу работы, то получится, что мощность равна произведению модуля вектора силы на модуль вектора скорости и на косинус угла между направлениями этих векторов. Эта формула показывает, что при постоянной силе сопротивления скорость транспортного средства тем выше, чем больше мощность двигателя. Поэтому быстроходные транспортные средства нуждаются в мощных двигателях. Также можно сделать вывод, что при постоянной мощности двигателя сила тем выше, чем меньше скорость двигателя. (Слайд 15)

Учитель: В СИ мощность выражается в ваттах (Вт). Мощность равна 1 Вт, если работа 1 Дж совершается за 1 с. (Слайд 15)

Ученики: Механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы.

Ученики: Если есть сила, а нет перемещения, то нет и работы.

Записи в тетрадях:

A= F|∆r|cosα

Записи в тетрадях:

Если α<90˚, то A>0,

Если α>90˚, то A<0

Если α=90⁰, то A=0

Записи в тетрадях:

F=F₁+F₂+F₃+F₄

A=A₁+A₂+A₃+A₄

Записи в тетрадях:

1 Дж = 1 Н·1 м = 1 Н·м

Ученики: отвечают.

Записи в тетрадях:

N = A/∆t

Записи в тетрадях:

N = Fvcosα

Записи в тетрадях:

1гВт(гектоватт)=100 Вт

1кВт(киловатт)=1000Вт

1МВт(мегаватт)=1000000 Вт

4.Закрепление нового материала. Рымкевич № 392, упр. 9 (2) учебника с.128 (Слайд 16)

Работа в группах

5.Итоги урока. (Слайд 17)

- С какими физическими величинами познакомились на уроке?

- При каких условиях совершается механическая работа?

- Какая величина характеризует быстроту совершения работы?

6.Домашнее задание. П. 45-46. Упр. 9 № 3, №7 с. 128 (Слайд 18)

Дано: Решение.

F = 3 H А = (F - P)h

P = 1 H A = (3H - 1H)• 5м = 10 Дж

h = 5 м

Найти:

А - ?