Тема урока: Работа силы.
Тип урока: Комбинированный.
Цели:
Образовательные: сформировать понятие работы
силы, выяснить на конкретном материале, как надо правильно рассчитывать
величину работы; установить от каких факторов она зависит; выяснить её
геометрический смысл; научить применять полученные знания для решения
различных типов задач;
Развивающие: развитие памяти, логического
мышления, умения анализировать, сравнивать, обобщать, вести наблюдение,
самостоятельно делать выводы.
Воспитательные: воспитывать аккуратность и
точность при выполнении упражнений, самостоятельность и самоконтроль;
формирование культуры учебного труда; продолжить формирование познавательного
интереса к предмету.
Тема предыдущего урока: Самостоятельная работа
(Закон сохранения импульса)
Тема следующего урока: Мощность.
Структура урока:
I.
АЗ.
1. Организационный момент (1 мин).
2. АЗ по теме (6 мин).
3. Постановка целей и задач на следующий этап урока (1 мин).
II.
ФНЗ и СД.
1. Объяснение нового материала. (20 мин).
2. Постановка целей и задач на следующий этап урока (1мин).
III.
ФУН.
1. Коллективное решение задач с целью закрепления нового материала (7
мин).
2. Постановка домашнего задания(1мин).
3. Подведение итогов урока(1мин).
Ход урока:
I.АЗ
1.Организационный
момент.
Проходим
на свои места. Здравствуйте, садитесь! Отсутствующие есть? (отметить
отсутствующих, если есть)
2.
АЗ по теме.
На
прошлых уроках вы познакомились с законом сохранения импульса. Вспомним
пройденный материал.
- Сформулируйте определение импульса? (Импульсом материальной точки
называется величина, равная произведению массы точки на её скорость; изменение
импульса материальной точки пропорционально приложенной к ней силе и имеет
такое же направление, как и сила)
-
Каким выражение определяют импульс тела? В каких
единицах измеряется импульс? (p=mv,
Н*с)
-
Какая система тел называется замкнутой? Примеры
замкнутых систем тел? (Замкнутая система - система тел, для которой
равнодействующая внешних сил равна нулю; Силы взаимодействия между телами
системы называются внутренними силами; Система, состоящая из двух шариков,
движущихся навстречу друг другу. Пренебрегая внешними силами, действующими на
шары(например, сила тяжести), данную систему можно считать замкнутой)
- Сформулируйте закон сохранения импульса? (Если сумма внешних сил равна
нулю, то импульс системы сохраняется)
Решить
задачу: Тележка массой 2 кг, движущая со скоростью 3 м/с, сталкивается с
неподвижной тележкой массой 4 кг и сцепляется с ней. Чему равна скорость обеих
тележек после взаимодействия?
Дано: Решение:
v1=3м/с m2 v2
v2=0м/с m1 v1
m1=2кг
m2=4кг
v-? (m1 +m2)
v
m1 v1+ m1 v1=(m1 +m2) v
v=1м/с
Ответ:
v=1м/с
3.Постановка
целей и задач на следующий этап.
На
следующих уроках мы продолжим изучать законы сохранения механики, следующий
закон сохранения с которым вы познакомитесь, это закон сохранения энергии.
Изучение данной темы мы начнём с того что вспомним понятие работы и введём
формулу для её расчёта.
II.ФНЗ и СД.
1.
Объяснение нового материала.
В
7 классе вы знакомились с понятием механическая работа. Вспомните, что такое
механическая работа, по какой формуле она рассчитывается, в каких единицах
измеряется? Можем ли мы получить отрицательное значение при расчёте работы,
ноль?
(Механическая
работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна
пройденному пути. Механическая работа совершается, только когда на тело
действует сила, и оно движется. Данная сила совершает положительную работу,
если направление силы совпадает с направлением движения тела. Если же движение
тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, то
данная сила совершает отрицательную работу. Если направление силы, действующей
на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает.
Единица измерения Дж.)
Сегодня
на уроке мы более подробно познакомимся с этим понятие, узнаем по какой формуле
она вычисляется и её геометрический смысл. Открываем тетради, записываем тему
урока «Работа силы».
Все
наши с вами ежедневные действия сводятся к тому, что мы с помощью мышц либо
приводим в движение окружающие тела и поддерживаем это движение, либо
останавливаем движущиеся тела.
Ребята,
приведите примеры таких действий. (Открываем двери, двигаем мебель и т.п.) В
настоящее время люди всё больше управляют механизмами. Применение машин во
много раз увеличивает производительность труда за счёт использования в них
двигателей.
Как
вы думаете, зачем нужны двигатели, каково их назначение? (Они нужны нам для
того чтобы приводить тела в движение и поддерживать это движение)
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.
Работа
совершается в природе всегда, когда на какое-либо движущееся тело действует
сила или несколько сил со стороны другого тела или тел. (записываем в тетради)
Приведите,
пожалуйста, примеры, в каких случаях совершается работа?
По
отношению к висящей люстре совершается работа? Действуют ли на неё какие-либо
силы? Совершается ли перемещение? (работа не совершается)
При
падении капель дождя совершается работа? камня с обрыва? Объясните почему.
Какие силы действуют на каплю, на камень? Перемещаются ли они? (Работа
совершается в обоих случаях)
Воздействия
на тела сил, приводящих к изменению модуля их скорости, характеризуется
величиной, зависящей как от сил, так и от перемещения тел. Эту величину в механике
и называют работой силы.
Работу
можно рассматривать как произведение проекции Fr на модуль перемещения 
r . A= Fr r (записываем
формулу в тетради, записываем, что означает каждая из величин)
Если
угол между силой и перемещением обозначить через 
, то Fr=FCos.
Подставляя
выражение для силы в формулу работы, получаем?
(A= FCos r )
Правильно,
получаем, что работа равна: A= F
r Cos (записываем
формулу в тетради и обозначения каждой величины)
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. Малые отрезки траектории всегда можно считать
прямолинейными и силу на малом отрезке постоянно.
Как
вы думаете, является ли работа величиной векторной? или скалярной?
(скалярная,
так как она не имеет направления в пространстве) (записывают в тетради, работа
- скалярная величина)
Какие
значения может принимать работа? Может ли она быть положительной?
Отрицательной? Равной нулю? (Может)
В
каких случаях работа отрицательна? От чего это зависит? (Когда >90o, так как косинус тупых углов отрицателен)
В
каких случаях работа положительна? От чего это зависит? (Когда <90o,так как косинус острых углов положителен)
В
каких случаях работа равна нулю? От чего это зависит? (Когда =90o,сила перпендикулярна перемещению)
(все
три случая записываются в тетради)
Как
вы думаете, будет ли совершаться работа при перемещении тела по горизонтальной
поверхности? При движении спутника по круговой орбите? (нет, не будет, так как
сила перпендикулярна перемещению, в первом случае, во втором случае так же не
будет совершаться работа)
Если
же на тело действует несколько сил, то проекция результирующей силы на
перемещение равна сумме проекций отдельных сил: Fr= F1r + F2r +…
В
этом случае, что мы получим для работы результирующей силы?
(A= F1r r + F2r r +…)
Записываем
формулу в тетради A= F1r
r + F2r r +…= А1+А2+…
Если
на тело действует несколько сил, то полная работа равна работе результирующей
силы.
Сейчас
мы разберем, как можно представить работу графически. Изобразим на рисунке
зависимость проекции силы от координаты тела при его движении по прямой
(рис.1).
Пусть
тело движется вдоль оси Ox (рис.2), тогда
FCos= Fx ,r =x. Для работы силы
получаем А= Fr Cos= Fx
x.
Fx
Fx F
r
x1 x2 x 0 x1 x
x2
рис.1 рис.2
Площадь
прямоугольника, заштрихованного на рисунке 1, численно равна работе при
перемещении тела из точки с координатой x1 в точку с координатой x2. (записываем в тетради, зарисовываем рисунки)
Запишем
в каких единицах измеряется работа. Все вы уже это прекрасно знаете с 7 класса,
это джоули (спрашиваем у ребят в каких единицах измеряется сила, перемещение, а
затем записываем на доске).
1Дж=1Н*1м=1Н*м
(записываем в тетради)
Итак,
что такое джоуль? (работа, совершённая силой 1Н при перемещении на 1м)
Кроме
джоулей используют кратную единицу - килоджоули.
Сколько
джоулей в одном килоджоуле?(1000)
1кДж=1000Дж
(записываем в тетради)
На
уроке можно показать следующий опыт, при выяснении в каких величинах измеряется
работа.
Оборудование:
Линейка или сантиметр (1 метр), груз массой 1 кг и пружина.
Цель опыта, показать, что джоуль это работа совершенная силой в 1Н при
перемещении тела на 1м.
1м.
2.А
сейчас, проверим, как вы усвоили пройденный материал, попробуем решить
несколько задач на применение формулы для вычисления работы силы.
III.ФУН.
1.Коллективное
решение задач с целью закрепления нового материала.
Для
начала запишем на доске формулу, по которой рассчитывается работы силы. Сначала
один из учащихся повторяет формулу с места, затем другой учащийся на доске
записывает формулу на доске, объясняет, что значит каждая из величин, в каких
единицах измеряется работа.
Задача
1. Для разрезания сыра толщиной 15 см требуется усилие 40Н. какая при этом
свершается работа?
Задача
2. Сердце человека за одно сокращение прогоняет около 160см3 крови.
Оно сокращается примерно 70 раз в минуту, совершая работу 1Дж за каждое
сокращение. Какую работу совершает сердце за сутки?
Задача
3. Найдите массу груза, если для его подъема на высоту 20 метров подъемник
совершает работу 9,8 кДж.
(Условия
задач раздаются ученикам в печатном виде, по 1 экземпляру на парту)
Прочитайте
первую задачу. Есть желающие решить задачу у доски? (можно вызвать одного из
«сильных» учеников и вместе разобрать задачу)
Учащийся
ещё раз читает вслух условие задачи. Запишем, что нам дано в задаче, какие
данные нам известны, что нам необходимо найти? Надо нам см переводить в м?
Дано: СИ Решение:
l=15 см 0,15м Что нам нужно
найти в задаче?
F=40H Работу
По какой формуле находим работу?
А-? A= FCos r
Все
ли величины нам известны? сила? перемещение?
Сила
известна, перемещение будет равно толщине сыра.
Каким
будет угол между силой и перемещение?
Направление силы и перемещения совпадают, значит =0о ,Cos0о=1.
Все
необходимые величины нам известны? Можем вычислить работу?
Да, всё известно, можем найти работу.
Подставляй
данные в формулу, записывай что получится.
A=40H*0,15м=6Дж
Ответ: 6Дж
Молодец,
садись.
Читаем
условие следующей задачи. (спрашиваем учащихся по желанию или наиболее активно
работающих на уроке учащихся, что бы затем выставить им оценки)
Дано: Решение:
V=160см3 Что нам необходимо найти?
n=70 Работу совершаемую сердцем
за сутки.
А1=1Дж Что известно о работе
сердца из условия задачи?
А-? Известна работа, совершаемая сердцем за каждое
сокращение.
Какую
работу совершит сердце за одну минуту?
А2= nА1
А
как тогда посчитать работу сердца за сутки?
А=24*60* nА1=24*60*70*1Дж=100800Дж=101кДж
Ответ:101кДж
А
зачем же нам тогда в условии задачи сообщили объем крови прогоняемый сердцем
человека за одно сокращение? (для общего развития, в данной задаче для
определения работы, эти данные нам не пригодились)
Приступим
к решению следующей задачи. Читаем условие задачи.( один учащийся решает задачу
у доски)
Дано: СИ Решение:
H=20м Сделаем
рисунок к задаче.
А=9,8кДж 9800Дж x
m-?
H
T v
mg
Обозначим
на рисунке какие силы действуют на тело? Сила тяжести и сила натяжения
каната. Чему равно ускорение при равномерном подъеме груза?
Ускорение равно нулю. Запишем второй закон
Ньютона для данного тела.
T+mg=0. Спроецируем
уравнение на ось Ох, получим? T+mg=0, T=mg. Работа подъемника, это и есть работа силы натяжения каната: А=TxCos
. Чему равен модуль
перемещения? Угол между силой и перемещение? x=H, =0о.
Подставим
данные в формулу. А=TH=mgH. m=A/(gH)=9800/(9.8*20)=50кг.
Ответ :50 кг.
Хорошо,
садись.
Открываем
дневники, записываем домашнее задание. § 45
3.Подведение
итогов урока.
Сегодня
на уроке вы познакомились с понятием работа силы, узнали по какой формуле она
вычисляется, в каких единицах измеряется.
Давайте
ещё раз повторим, что же такое работа силы? по какой формуле вычисляется? в
каких единицах измеряется? приведите примеры в каких случаях возникает работа,
в каких нет?
Сегодня
на уроке все хорошо поработали, спасибо за урок. Все свободны
(
наиболее активным учащимся выставляются оценки)
