Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 8 клас. Повні уроки>>Фізика: Механічна робота. Одиниці роботи. Потужність та одиниці її вимірювання. Повні уроки

Тема уроку. Механічна робота. Одиниці роботи. Потужність та одиниці її вимірювання.

Мета уроку
Сформувати поняття механічної роботи та потужності. Визначити одиниці вимірювання механічної роботи та потужності.

Задачі уроку
1.    Вивчити поняття «Механічна робота».
2.    Визначити одиниці її вимірювання.
3.    Вивчити поняття «Потужність».
4.    Визначити одиниці її вимірювання.
5.    Навчитися розраховувати роботу та потужність на конкретних прикладах.

Основні терміни
Механічна робота – це фізична величина, що прямо пропорційна докладеній до тіла сили та пройденому шляху.
Потужність показує, яка робота здійснюється за одиницю часу.

План уроку
1.    Механічна робота. Одиниці роботи.
2.    Потужність та одиниці її вимірювання.
3.    Домашнє завдання.

Хід уроку

Частина 1. Механічна робота. Одиниці роботи.

В повсякденному житті ми називаємо роботою будь-яку корисну працю робітника, вченого, лікаря, будівельника.
Але в фізиці поняття «Робота» дещо інше – це визначення фізичної величини, для вимірювання якої існують спеціальні одиниці. Фізика вивчає перед усім механічну роботу.
Розглянемо декілька прикладів.
Потяг рухається під дією сили тяги електровоза, корабель рухається під дією вітру, при пострілі з рушниці сила тиску порохових газів переміщує пулю вздовж  ствола, при цьому швидкість пулі зростає.
З цих прикладів видно, що механічна робота здійснюється тоді, коли тіло рухається під дією сили. Це добре проілюструє

Відео №1 «Санчата»
http://www.youtube.com/watch?v=rTjfgg5eyKw&NR=1
 
Мал.1 Механічна робота

Однак, Механічна робота здійснюється в тому випадку, якщо сила, що діє на тіло збільшує або зменшує його швидкість. Наприклад,  Ми хочемо пересунути шафу, з силою на неї давимо, але вона не рухається. В цьому випадку механічна робота не здійснюється.  Або, якщо тіло рухається без участі сил (по інерції), то механічна робота також не здійснюється.
 
Мал.2 Механічна робота не виконується

Тобто, механічна робота здійснюється тільки тоді, коли тіло рухається під докладеною до нього силою. Це нам добре проілюструє

Відео №2 «Механічний конвеєр».

Під час перегляду визначте, які тіла, в які моменти здійснюють роботу, а які ні.
http://www.youtube.com/watch?v=MfNVAFwVehE
Термін «Механічна робота» був введений в фізику в 1826 році французьким вченим Ж. Понселе: «Виконувати роботу в технічному сенсі – це значить долати або знищувати опір. Механічна робота – це постійне подолання опору силою, що діє вздовж шляху та в напрямку цього шляху»
 
Мал.3 Визначення терміну «Механічна робота»

Неважко зрозуміти, що чим більша сила, що діє на тіло, та чим більший шлях, який проходить тіло під дією цієї сили, тим більша робота здійснюється.
Тобто,  механічна робота прямо пропорційна і прямо пропорційна пройденому шляху.  Тому механічна робота –це сила помножена на шлях, пройдений за напрямком сили.
 
Мал.4 Формула механічної роботи

За одиницю роботи приймають роботу, що здійснена силою в 1Н на шляху, що дорівнює 1м.
Одиницю роботи називають Джоулем (Дж), на честь англійського вченого Джоуля.
1 Дж=0,001 кДж
1 кДж=1000 Дж.
 
Мал.5 Одиниці вимірювання роботи
Для розрахунку  механічної роботи Понселе запропонував спеціальні правила. Ось основні з них:
1.    Якщо напрямок руху тіла співпадає з напрямком докладеної сили, то дана сила здійснює  позитивну роботу.
2.    Якщо напрямок руху тіла протилежний напрямку докладеної сили, то дана сила здійснює від`ємну роботу.
3.    Якщо швидкість тіла перпендикулярна напрямку сили, то ця сила ніякої роботи не здійснює. Тобто А=0.
 
Мал.6 Правила Понселе

Контролюючий блок 1

1.    Що таке механічна робота?
2.    В яких одиницях вона вимірюється?
3.    Хто ввів термін «Механічна робота»?
4.    При яких умовах механічна робота виконується? Наведіть приклади.
5.    Подивіться на малюнок и скажіть в яких випадках механічна робота виконується?
 
Мал.7 Завдання для закріплення матеріалу

Частина 2: Потужність та одиниці її вимірювання.
На здійснення однієї і тієї ж роботи різним двигунам треба різний час. Наприклад, на будівництві підйомний кран за кілька хвилин підніме на верхній поверх сотні цеглин, а якщо це буде роботи робітник, то йому труба буде кілька годин.  Тобто підйомний кран ту ж саму роботи здійснює швидше за робітника. Швидкість виконання роботи в техніці характеризують особою величиною, що називається потужність.
 
Мал.8 Потужність

Тобто потужність – це відношення роботи до часу, за який вона була здійснена.
За одиницю потужності приймають таку потужність,  при якій в 1с виконується робота в 1 Дж. Цю одиницю називають ваттом (Вт) на честь англійського вченого Уатта.
В техніці широко використовуються більш крупні одиниці потужності – кіловатт (кВт), мегаватт (МВт).
 
Мал.9 Одиниці вимірювання потужності

1кВт= 1000 Вт
1МВт= 1000000 Вт
Потужність є дуже важливою характеристикою будь-якого двигуна. Різні двигуни мають потужність від сотих та десятих часток кіловатта (двигун електричної бритви, швейної машинки) до мільйонів кіловатт (двигуни ракет-носіїв космічних човнів).
Приклад роботи потужного двигуна ракети-носія нам проілюструє

Відео №3 «Виведення ракети на орбіту)
http://www.youtube.com/watch?v=h5OjSFDGSRk

Контролюючий блок 2

1.    Що таке потужність?
2.    В яких одиницях вона вимірюється?
3.    За якою формулою можна розрахувати потужність?

Домашнє завдання

1.    В яких из перелічених прикладів виконується механічна робота?
 
Мал.10  Завдання для закріплення матеріалу.

2.    Наведіть по три приклади, коли виконується, а коли не виконується механічна робота.
3.    Вирішіть задачу:  Яку роботу треба здійснити, що викидати із ями  землю масою 200кг, якщо глибина ями 1,5 м.
4.    Вирішити задачу:  Яку потужність має двигун, якщо він здійснює роботу в 120 Дж за 50 хвилин?

Цікаво знати

Згідно з Книгою Гінесу самий потужний ракетний двигун було зроблено в НВП «Енергія» (м. Корольов, Росія) в 1980 році. Він був оснащений турбонасосом, що розвивав потужність 190 мегаватт і робив на суміші керосину та рідкого кисню.

Список літератури

1.    Урок на тему: «Механическая работа. Работа силы, действующей по направлению движения тела» Мкртычян Е.Г., учитель физики, г. Армавир, МОУ СОШ №4.
2.    Урок на тему: «Механическая работа» Аттарова В.В., учитель физики, информатики и ИКТ МОУ «Мамонтовская СОШ №1».
3.    Урок на тему: «Механическая работа и мощность» Попова И.А., учитель физики, г.Белово, МОУ СОШ №30.
4.    Урок на тему: «Механическая работа» Лысенко Л.Н., учитель физики, г.Саратов, МОУ Лицей №62.
5.    Перышкин А.В. Физика. Учебник для общеобразовательных учебных заведений 7 класс. – М.,  ОАО «Московские учебники», 2008

Відредаговано та вислано Борисенко І.М.

Над уроком працювали:

Мкртычян Е.Г.

Аттарова В.В.

Попова И.А.

Лысенко Л.Н.

Борисенко І.М.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, а и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.