Пошук по сайту


Урок формування нових знань

Урок формування нових знань

Робота в механіці. Потужність. 10 клас.

Мета уроку: досягнути свідомого розуміння фізичної суті механічної роботи; сформувати поняття енергії; розвивати логічне мислення учнів; виховувати бажання отримувати знання.

Тип уроку: урок формування нових знань.

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

Фізичний диктант.

  1. Що називають імпульсом сили? Одиниці вимірювання.

  2. Що називають імпульсом сили? Одиниці вимірювання.

  3. Сформулюйте закон збереження імпульсу.

  4. Вивести закон збереження імпульсу.

  5. Який рух називають реактивним. Приклади.

  6. Вивести формулу швидкості корпусу ракети.

  7. Абсолютно пружний удар.

  8. Абсолютно непружний удар.

  9. Задача 1. Тіло масою 6 кг має імпульс 1,2 кг∙м/с. Яка за модулем швидкість цього тіла?

  10. Задача 2. Автомобіль масою 2 т, рухаючись прямолінійно, збільшив швидкість з 54 км/год до 90 км/год. Знайти зміну імпульсу автомобіля.

  11. Вагон масою 25 т рухається зі швидкістю 2 м/с і зчіплюється з нерухомою платформою масою 15 т. Яка швидкість спільного руху вагона і платформи?

  12. Візок з людиною загальною масою 160 кг рухається по горизонтальній поверхні за інерцією зі швидкістю 0,5 м/с у той момент, коли з нього зістрибує людина. Маса людини 60 кг, швидкість стрибка 10 м/с. Стрибок відбувся у напрямі, протилежному руху візка. Якою стане швидкість візка.

ІІІ. Пояснення нового матеріалу.

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 внутрішнього згоряння, в якому гарячий газ, що утворився при згорянні паливно-повітряної суміші, переміщує поршні в циліндрах. В усіх наведених та подібних випадках слово робота застосовують тоді, коли тіла змінюють свій стан.

Що таке механічна робота?

У фізиці використовують поняття механічної роботи. Вона виконується завжди, коли тіло здійснює переміщення під дією певної сили. Так, під дією сили тяжіння кулька падає на поверхню землі. Кажуть, що сила тяжіння виконує роботу з переміщення кульки. Куля в стволі рушниці переміщується в результаті дії порохових газів, унаслідок чого летить на значну відстань. Під дією сили пружності, яка виникає при розтягу тятиви лука, стріла набуває значної швидкості і відлітає від лука. Але ніхто не скаже, що сила тяжіння, яка діє на нерухомий камінь, виконує роботу. Адже камінь не змінює свого стану.

Тому вважають, що робота виконується лише тоді, коли на тіло діє сила і воно при цьому здійснює переміщення. Механічна робота є фізичною величиною, і її можна розрахувати.

Як розраховують механічну роботу

Уявімо собі, що на висоту 2 м треба підняти спочатку вантаж масою 5 кг, а потім — масою 10 кг. Очевидно, що в другому випадку має бути виконана робота більша, ніж у першому, оскільки до тіла потрібно прикласти більшу силу.

Більша робота буде виконана і в разі піднімання вантажу на більшу висоту, наприклад не на 2 м, а на 4 м.

Значення роботи залежить від значень сили і шляху, на якому діє сила. Ця залежність проста, і її можна записати у вигляді формули.

Якщо роботу позначити літерою А, силу — F, а шлях — l, то

A = Fl.

Механічна робота – це фізична величина, що дорівнює добутку модуля сталої сили, модуля переміщення і косинуса кута між напрямами сили і переміщення.

A = FScosα

Одиніці роботи

Відповідно до означення встановлена і одиниця роботи. Якщо діюча сила дорівнює 1 Η і тіло зміщується на 1 м, то при цьому виконується робота 1 Дж (джоуль):

1 Дж = 1 Η • 1 м.

Одиниця роботи названа на честь видатного фізика, дослідника в галузі механіки і теплоти Дж. Джоуля.

Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889) — англійський фізик, один із відкривачів закону збереження енергії. Наукові праці присвячені електромагнетизму й теплоті.

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.

A = FScosα

1. Якщо α = 0º, cosα = 1, A = F∙S.

2. Якщо α = 180º, cosα = -1, A = -F∙S.

3. Якщо α = 90º, cosα =0, A = F∙S = 0.

4. Якщо F = 0, A = F∙S = 0.

5. Якщо S = 0, A = F∙S = 0.

Розглянемо приклад розрахунку виконаної роботи як фізичну задачу.

Задача. Робітник перевіз навантажений візок на відстань 25 м. Прикріплений до ручки динамометр показав прикладену силу 200 Н. Яку роботу виконав робітник?

Дано:

F = 200 Н,

l = 25 м.

Розв'язання:

A = Fl,

А = 200 Η • 25 м = 5000 Дж = 5 кДж.

Відповідь. Робітник виконав роботу 5 кДж.

Користуючись означенням роботи і відповідною формулою, можна розрахувати величини, від яких залежить робота. Так, якщо відома робота і шлях, на якому ця робота виконана, можна визначити силу.

Аналогічно можна визначити шлях, на якому виконана робота.

Робота сили тяжіння.

Якщо тіло рухається під дією сили тяжіння вниз і переміщується з висоти h до висоти h, то cosα = 1 і робота сили тяжіння A = mg( h - h) = mgh > 0.

Якщо тіло рухається під дією сили тяжіння вгору і здійснює переміщення з висоти h над поверхнею Землі до висоти h, то cosα = -1 і робота сили тяжіння А = - mgh < 0.

Потужність.

Механічна робота завжди пов'язана з рухом тіл." А рух відбувається в часі. Тому і виконання роботи, як перетворення механічної енергії, завжди відбувається протягом певного часу.

Робота виконується протягом певного часу

Найпростіші спостереження показують, що час виконання роботи може бути різним. Так, школяр може піднятися східцями на п'ятий поверх за 1-2 хв, а людина похилого віку - не менше як за 5 хв. Вантажний автомобіль КрАЗ перевезе певний вантаж на відстань 50 км за 1 год. Але якщо цей вантаж частинами почне перевозити легковий автомобіль з причіпом, то затратить на це не менше 12 год.

Для опису процесу виконання роботи, з огляду на його швидкість, використовують фізичну величину, яка називається потужністю.

Що таке потужність

Потужність — це фізична величина, що показує швидкість виконання роботи і чисельно дорівнює відношенню роботи до часу, за який вона виконується.

Оскільки при виконанні роботи відбувається перетворення енергії, то можна вважати, що потужність характеризує швидкість перетворення енергії.

Як розрахувати потужність

Для обчислення потужності потрібно значення роботи поділити на час, протягом якого ця робота виконана:

робота = потужність/ час

Якщо потужність позначити латинською літерою N, то формула для розрахунку потужності матиме вигляд

Одиниці потужності

Для вимірювання потужності застосовується одиниця ват (Вт). При потужності 1 Вт робота в 1 Дж виконується за 1 с:

1 Вт = 1 Дж / 1 с

Одиниця потужності названа на честь англійського механіка Джеймса Уатта, який зробив значний внесок у теорію й практику побудови теплових двигунів.

Джеймс Уатт (1736-1819) — англійський фізик і винахідник.

Головна заслуга Уатта полягає в тому, що він відокремив водяний конденсатор від нагрівника та сконструював насос для охолодження конденсатора. Фактично він збільшив різницю температур між нагрівником і конденсатором (холодильником), завдяки чому підвищив економічність парової машини. Пізніше теоретично це доведе Саді Карно.

Він один із перших висловив припущення, що вода це складна сполука, яка складається з водню і кисню.

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.

Задача 1. Яку потужність розвиває підіймальний кран, якщо роботу 9 МДж він виконує за 5 хв?

Д ано:

А = 9 МДж,

t = 5 хв.

Розв'язання:

За означенням N = A/t ;

тому

N = 9•106Дж /300 с = 3•104 Вт

Відповідь. Потужність крана 30 кВт.

Швидкість руху залежить від потужності

Потужність пов'язана зі швидкістю руху співвідношенням:

N = A/t = Fl/t = Fv,

де F — сила, яка виконує роботу; v — швидкість руху.

Якщо відомі потужність двигуна і значення сил опору, то можна розрахувати можливу швидкість автомобіля чи іншої машини, яка виконує роботу:

v = N/F

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

Кожен конструктор знає, що для збільшення швидкості руху автомобіля, літака чи морського судна потрібно, або збільшувати потужність двигуна, або зменшувати сили опору. Оскільки збільшення потужності пов'язане зі збільшенням витрат пального, то засобам сучасного транспорту, як правило, надають специфічної обтічної форми, за якої опір повітря буде найменшим, а всі рухомі частини виготовляють так, щоб сила тертя була мінімальною.

ІV. Закріплення нового матеріалу.

1. Що таке механічна робота?

2. Від чого залежить значення роботи?

3. Як розрахувати роботу?

4. Які є одиниці роботи?

5. Чи завжди швидкість виконання роботи однакова?

6. Яку фізичну величину називають потужністю?

7. Як розрахувати потужність?

8. Яка основна одиниця потужності?

9. Які похідні одиниці потужності?

10. Чому потужність пов'язана зі швидкістю руху?

11. Наведіть приклади різної швидкості виконання роботи.

12. Як розрахувати роботу, знаючи потужність?

Розв’язування задач.

1. Гиря годинника має масу 0,8 кг і за добу опускається на

120 см. Яка потужність такого механізму?

2. Кран піднімає рівномірно вантаж масою 5 τ на висоту 10 м за 20 с. Яку потужність розвиває кран?

3. Якою має бути потужність насоса, який перекачує за добу

1800 л води з колодязя завглибшки 15 м?

4. Кран піднімає вантаж масою 3 τ рівномірно зі швидкістю 30 м/хв. Яку потужність розвиває двигун крана?

5. Трактор зі сталою потужністю 100 кВт розвиває тягове зусилля 50 кН, 30 кН, 20 кН. Як при цьому змінюється швидкість трактора?

6*. Який шлях пройде автомобіль, рухаючись рівномірно протягом 1 год, розвиваючи силу тяги 900 Η і потужність ЗО кВт?

7. Чому навантажений автомобіль з тією самою потужністю двигуна рухається повільніше, ніж ненавантажений?

8. Експериментальне завдання. Визначити максимальну потужність, яку ви розвиваєте, щоб піднятися на третій поверх

свого будинку або школи.

9*. Тепловоз потужністю 3000 кВт тягне поїзд, прикладаючи силу 150 кН. Який час потрібний, щоб рівномірно пройти шлях 48 км?

V. Підсумок уроку.

Домашнє завдання: § Вивчити конспект.

поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Урок засвоєння нових знань
Міжпредметні зв’язки : математика, історія, електротехніка, інформатика, географія, екологія

Предмет астрономії. Її розвиток І значення в житті суспільства
Тип уроку: урок засвоєння нових знань [за підручником І. А. Климишина, І. П. Крячка “Астрономія” § 1]

Урок засвоєння нових знань. Обладнання: кінофільм (8 хв) Марія Складовська-Кюрі...
Бекерель довів, що виявлене ним випромінювання викликає почорніння фотопластинок, іонізує повітря І здійснює вплив на шкіру людини....

Урок засвоєння нових знань
Мета уроку: ознайомити учнів з фізичними явищами: пароутворенням І конденсацією та видами пароутворення – випаровуванням І кипінням,...

Урок засвоєння нових знань. Обладнання: кінофрагменти «Випаровування»
Мета уроку: ознайомити учнів з фізичними явищами: пароутворенням І конденсацією та видами пароутворення – випаровуванням І кипінням,...

Урок засвоєння нових знань Форма уроку : урок-лабораторія Обладнання...
Обладнання: мікроcкопи, постійні мікропрепарати крові людини та жаби, таблиця «Групи крові», мультимедійний проектор І дошка

Урок з фізики та інформатики на тему : «Механічні коливання та хвилі»
Вчити моделюванню задач на комп’ютері: продовжити формування знань та вмінь структури програми на мові Паскаль, процедур вводу та...

Уроку: Урок – дослідження. Мета уроку
Мета уроку, яку переслідує вчитель: За допомогою інноваційних методів навчання інтенсифікувати процес навчання, допомогти учням підготуватися...

Урок удосконалення знань та формування вмінь розв’язувати навчальні фізичні задачі
Мета уроку: сформувати в учнів уміння застосовувати отримані знання на практиці; систематизувати їх з метою удосконалення практичних...

Різнорівневі завдання із зарубіжної літератури до теми
Виберіть правильну відповідь Фауст найбільше прагне в житті нових знань, істини. Так чи ні?



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

f.lekciya.com.ua
Головна сторінка