Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Конспекты / Урок по теме "Коэффициент полезного действия"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Урок по теме "Коэффициент полезного действия"

библиотека
материалов

Урок № 40

Тема: : Коэффициент полезного действия

Цель урока: Выяснить результативность простых механизмов при совершении работы.

обеспечить усвоение учащимися   важнейшей характеристики  машин и механизмов –КПД;

формировать умение находить КПД различных механизмов; обеспечить усвоение формулы для расчёта КПД при решении задач;

формировать у ребят умение осуществлять самоконтроль с помощью конкретных вопросов и использования дидактического материала.


Задача: Научится определять КПД простых механизмов.

Проблема: Научится отличать полезную работу от полной работы.

Ход урока:

I. Организационный этап

II. Этап постановки целей и задач урока

Учитель: На прошлых уроках мы познакомились с простыми механизмами, их примерами и использованием. Сегодня мы научимся рассчитывать их главную - характеристику КПД (коэффициент полезного действия) и измерим его на практике для наклонной плоскости.

III. Этап актуализации опорных знаний

Учитель: что называется просты механизмом?

Учитель: какие простые механизмы вы знаете? Найдите их на рисунке.

Учитель: что такое плечо силы и как его найти?

 Учитель: Рабочему надо загрузить бочку с бензином в кузов грузовой автомашины. Чтобы просто поднять её, надо приложить очень большую силу – силу, равную силе тяжести (весу) бочки. Такую силу рабочий приложить не может. Как ему поступить?

Ученик: приспособление, служащее для преобразования силы

Ученик: наклонная плоскость, рычаг, блок. ворот, клин, винт.(показывают на слайде)

Ученик: кратчайшее расстояние между точками опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила. Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы.

Ученик: тогда он кладет две доски на край кузова и вкатывает бочку по образовавшейся наклонной плоскости, прикладывая силу, значительно меньшую, чем вес бочки!


IV. Этап изучения нового материала.

Учитель: Простые механизмы мы используем для совершения работы. Однако в реальных условиях, где есть силы трения, сопротивления для совершения необходимой нам работы  ( полезной работы Ап)  всегда требуется совершить большую работу. Затраченная работа всегда больше полезной Аз > Ап.

Известно, что вечный двигатель невозможен. Это связано с тем, что для любого механизма справедливо утверждение: совершённая с помощью этого механизма полная работа (в том числе на нагревание механизма и окружающей среды, на преодоление силы трения) всегда больше полезной работы.

Например, больше половины работы двигателя внутреннего сгорания совершается впустую тратится на нагревание составных частей двигателя; некоторое количество теплоты уносят выхлопные газы.

Часто необходимо оценивать эффективность механизма, целесообразность его использования. Поэтому, чтобы рассчитывать, какая часть от совершённой работы тратится впустую и какая часть с пользой,  вводится специальная физическая величина, которая показывает эффективность механизма.

Эта величина называется коэффициентом полезного действия механизма

Коэффициент полезного действия механизма равен отношению полезной работы к полной работе. Очевидно, коэффициент полезного действия всегда меньше единицы. Эту величину часто выражают в процентах. Обычно её обозначают греческой буквой η (читается «эта»). Сокращённо коэффициент полезного действия записывают КПД.

η = (А_полн /А_полезн) * 100 %,

где η -КПД, Аполн -полная работа, Аполезн -полезная работа.

Среди двигателей наибольший коэффициент полезного действия имеет электрический двигатель (до 98 %). Коэффициент полезного действия двигателей внутреннего сгорания 20 % - 40 %, паровой турбины примерно 30 %.

Отметим, что для увеличения коэффициента полезного действия механизма часто стараются уменьшить силу трения. Это можно сделать, используя различные смазки или шарикоподшипники, в которых трение скольжения заменяется трением качения.

Рассмотрим пример. На конец  плеча рычага подвешено тело массой m. К другому плечу прилагают силу F, направленную вниз, и его конец опускается на h. Найдите, на сколько поднялось тело, если коэффициент полезного действия рычага равен η %.

Решение. Найдём работу, совершённую  силой F:

A = Fh

 η % от этой работы совершено на то, чтобы поднять тело массой m. Следовательно, на поднятие тела затрачено  Fhη / 100. Так как вес тела равен mg, тело поднялось на высоту Fhη / 100 / mg.

Ответ: тело поднялось на высоту Fhη / 100 / mg.


IV. Закрепление материала.Решение задач


1.Задача


Ведро с песком массой 24,5 поднимают при помощи неподвижного блока на высоту 10 м, действуя на веревку силой 250 Н .Вычислите КПД установки.

-Какую работу будем считать в задаче полезной?

-Полезной будем считать работу по подъему ведра с песком на

высоту h.

-Какую работу будем считать затраченной?

-Затраченной будем считать работу по перемещению свободного

конца веревки.

-Какой закон запишем первым в решении, используя алгоритм?

-Закон, определяющий КПД .

-Сравните расстояние, на которое перемещается ведерко с песком и

свободны конец веревки.

-Расстояние, на которое перемещается ведерко с песком и свободный конец веревки равны.

После обсуждения решаем совместно с классом у доски


hello_html_mb689f5b.gifhello_html_mb689f5b.gifДано Решение: Вычисления:

m = 24,5 кг η = Ап /Aз *100% F = 24,5кг * 9,8 Н /кг 245 Н

h = 10 м Ап = P* h Aп = 245 Н* 10 м » 2450 Дж

F = 250 H Aз =F * h Аз = 250 Н* 10 м =2500Дж

g = 9,8 H/кг F = m* g η= 2450 / 2500*100% » 98%

hello_html_m36d2df2a.gif

η -?

Ответ: η » 98%


2 Задача

Ящик с гвоздями масса которого 54 кг поднимают , на пятый этаж строящегося дома при помощи подвижного блока , действуя на трос с силой 360 Н. Вычислите КПД установки.

-Какую работу будем считать в задаче полезной?

-Полезной будем считать работу по подъему ящика с гвоздями на

высоту h.

-Какую работу будем считать затраченной?

-Затраченной будем считать работу по перемещению троса

-Какой закон запишем первым в решении, используя алгоритм?

-Закон, определяющий КПД .

-Сравните расстояние, на которое перемещается ящик с гвоздями и

трос

-Расстояние на которое перемещается трос ящик в 2 раза больше

расстояния на которое смещается ящик с гвоздями .

После обсуждения решаем совместно с классом у доски.

hello_html_6efeebcc.gif Дано Решение: Вычисления:

hello_html_6efeebcc.gifm =54 кг η = Ап /Aз *100% P = 54кг * 9,8 Н /кг » 540 Н

h1 = Х м Ап = P* h 1 η= 540 / 2*360 * 100% = 75%

h2= 2*X м Aз =F * h2

F = 360H Р = m* g

g = 9,8 H/кг η=P* h 1 / F * h2 *100%=

hello_html_m36d2df2a.gif P*X / F* 2X* 100%=

P/ 2 F* 100%

η -? Ответ : η=75%

3 Задача

При равномерном перемещении груза массой 15 кг по наклонной плоскости динамометр, привязанный к грузу , показывает силу , равную 40 Н. Вычислите КПД наклонной плоскости, если ее длина 1,8 м , и высота 30см.

-Какую работу будем считать в задаче полезной?

-Полезной будем считать работу по подъему груза на

высоту h.

-Какую работу будем считать затраченной?

-Затраченной будем считать работу по перемещению груза по длине

наклонной плоскости S.

-Какой закон запишем первым в решении, используя алгоритм?

-Закон, определяющий КПД .

Учащиеся решают задачу после обсуждения самостоятельно

hello_html_4a499f33.gifhello_html_6efeebcc.gif Дано Решение: Вычисления:

m = 15 кг η = Ап /Aз * 100% F = 15кг * 9,8 Н /кг » 150 Н

h=30 см=0,3м Ап = P* h Aп = 150 Н* 0, 3см » 45 Дж

F = 40 H Р = m* g Аз = 40 Н* 1,8м =72 Дж

S=1,8 м Aз =F * S η = 45 / 72 * 100% » 62,5 %

g = 9,8 H/кг

hello_html_m36d2df2a.gif

η -?

Ответ : η= 62,5%


Решить задачу без объяснения.


4.Задача

Неподвижным блоком равномерно поднимают груз массой 72кг на высоту 2м, затрачивая при этом работу 1600 Дж Вычислите КПД блока.

Дhello_html_mb689f5b.gifhello_html_6efeebcc.gifано Решение: Вычисления:


m = 72 кг η = Ап /Aз *100% F = 72кг * 9,8 Н /кг 720 Н

h = 2 м Ап = P* h Aп = 720 Н* 2 м !440 Дж

Аз =1600H η= 1440 / 1600*100% » 90%

g = 9,8 H/кг F = m* g

hello_html_m36d2df2a.gif

η -?

Ответ: η » 90%





V.  Подведение итога урока (1 мин)

Ребята, что нам удалось сегодня на уроке сделать? (Учащиеся подводят итог).Кто хочет высказать особое мнение? Спасибо за работу всем, но особенно плодотворно работали …

Выходя из кабинета, оцените сами свою работу на уроке, решите, было ли вам ИНТЕРЕСНО, все ли было ПОНЯТНО, все ли усвоено?



Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 26.08.2015
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров383
Номер материала ДA-016880
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх