Работа определение по физике. Механическая работа. Мощность

Механическая работа. Мощность (Зеленин С.В.). урок. Физика 10 Класс

Работа определение по физике. Механическая работа. Мощность

На прошлых уроках мы узнали о физических величинах, которые называются «импульс тела» и «энергия».

Как нам известно, изменение импульса тела связано с другой физической величиной, которая называется импульсом силы. На этом уроке, тема которого «Механическая работа.

Мощность», аналогичным образом покажем, что изменение энергии тела также связано с другой физической величиной – работой силы.

В курсе физики 7-го класса мы узнали, что если тело под действием некоторой силы  совершает перемещение(см. Рис. 1) в направлении действия силы, то сила совершает работу A, равную произведению модуля силы на модуль перемещения.

Рис. 1. Перемещение тела под действием силы F

Единицей измерения работы в системе СИ является джоуль – работа силы в 1 Н при перемещении точки ее приложения на 1 м:

Данное определение работы ограничено только случаем, когда на тело действует единственная сила, которая с перемещением являются сонаправленными векторами. Поэтому необходимо обобщить данную формулу работы для ситуации, когда перемещение происходит в направлении, не совпадающем с направлением действия силы, и когда на тело действует несколько сил.

Рис. 2. На тело действует несколько сил

Если на тело действует несколько сил (см. Рис. 2), то в этом случае необходимо в формулу для работы подставлять значение равнодействующей всех сил. 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).

Таким образом, необходимо формулу для вычисления работы привести к такому виду, чтобы можно было получать как положительные, так и отрицательные значения этой величины.

Из курса геометрии известно, что операция, позволяющая при умножении векторов получать число (положительное или отрицательное), называется скалярным произведением векторов.

Механической работой называется величина, равная скалярному произведению равнодействующей сил, действующих на тело, на перемещение тела.

Если угол между векторами равнодействующей силы и перемещения острый, то работа положительная (см. Рис. 3).

Рис. 3. Острый угол между векторами равнодействующей силы и перемещения

Если угол между векторами равнодействующей силы и перемещения тупой, то работа отрицательна (см. Рис. 4).

Рис. 4. Тупой угол между векторами равнодействующей силы и перемещения

Для примера: когда человек с помощью верёвки тащит за собой санки, верёвка образует с направлением движения санок острый угол (см. Рис. 5). Следовательно, работа силы, с которой человек тянет санки, имеет положительный знак.

Рис. 5. Работа силы, с которой человек тянет санки

Направление равнодействующей силы может быть перпендикулярно направлению перемещения тела. В этом случае угол между векторами силы и перемещения равен . Так как косинус этого угла равен нулю, то работа, совершаемая данной равнодействующей силой над телом, равна нулю.

Возвращаясь к примеру с санками, можно сказать, что сила тяжести, которая действует на санки, перпендикулярна направлению движения и не совершает работу (см. Рис. 6).

Рис. 6. Сила тяжести не совершает работу

Также не совершает работу при равномерном движении по окружности та сила, которая вынуждает тело двигаться таким образом, так как эта сила в любой точке окружности перпендикулярна направлению скорости тела. Например, не совершает работу сила всемирного тяготения, под действием которой искусственные спутники Земли движутся по круговой орбите.

Чаще всего прикладное значение механической работы полезно при рассмотрении работы различных механизмов.

Предположим, что нам необходимо поднять на крышу здания некоторый груз. В первом случае для этого используем ручную лебёдку, во втором случае – подъёмный кран.

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.

Мощность (P) машины или механизма равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого она совершена.

Единицей измерения мощности в системе СИ является ватт (Вт):

Данная величина может быть полезна при расчёте работы, так как для большинства устройств, совершающих механическую работу, мощность известна заранее. То есть для подсчёта работы необходимо знать мощность и тот промежуток времени, в течение которого выполнялась работа.

Также 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.

Рассмотрим случай, при котором сила сонаправлена перемещению (см. Рис. 7). 

Рис. 7. Движение тела под действием силы F

При этом формула для вычисления работы будет выглядеть следующим образом:

Следовательно, мощность будет равна:

Отношение модуля перемещения ко времени движения тела – это скорость тела:

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.

На данном уроке мы ввели в рассмотрения две физических величины: механическую работу и мощность. Мы показали, что в зависимости от взаимной ориентации вектора равнодействующей силы и перемещения тела работа может быть положительной, отрицательной и равной нулю.

Список литературы

  1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. Физика 10. – М.: Просвещение, 2008.
  2. Касьянов В.А.  Физика. 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2000.
  3. А.П. Рымкевич. Физика. Задачник 10–11. – М.: Дрофа, 2006.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Fizika.in (Источник).
  2. Clck.ru (Источник).
  3. Clck.ru (Источник).

Домашнее задание

  1. Вопросы в конце параграфа 43 (стр. 118) – Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика 10 (см. список рекомендованной литературы) (Источник)
  2. Что такое мощность?
  3. Какие силы, действующие на тело, работу не совершают?
  4. Какая совершается работа, если тянуть по подставке длиной в 20 метров тело, прилагая к нему силу 45 Н, направленную под углом  к подставке?
  5. Какова мощность мотора подъемного крана, если он поднимает строительный блок массой 0,5 т на высоту 20 м за 30 с?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/10-klass/bzakony-sohraneniya-v-mehanikeb/mehanicheskaya-rabota-moschnost

Механическая работа и мощность силы – Класс!ная физика

Работа определение по физике. Механическая работа. Мощность

«Физика – 10 класс»

Закон сохранения энергии — фундаментальный закон природы, позволяющий описывать большинство происходящих явлений.

Описание движения тел также возможно с помощью таких понятий динамики, как работа и энергия.

Вспомните, что такое работа и мощность в физике.

Совпадают ли эти понятия с бытовыми представлениями о них?

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 движущиеся тела.

Этими телами являются орудия труда (молоток, ручка, пила), в играх — мячи, шайбы, шахматные фигуры. На производстве и в сельском хозяйстве люди также приводят в движение орудия труда.

Применение машин во много раз увеличивает производительность труда благодаря использованию в них двигателей.

Назначение любого двигателя в том, чтобы приводить тела в движение и поддерживать это движение, несмотря на торможение как обычным трением, так и «рабочим» сопротивлением (резец должен не просто скользить по металлу, а, врезаясь в него, снимать стружку; плуг должен взрыхлять землю и т. д.). При этом на движущееся тело должна действовать со стороны двигателя сила.

Работа совершается в природе всегда, когда на какое-либо тело в направлении его движения или против него действует сила (или несколько сил) со стороны другого тела (других тел).

Сила тяготения совершает работу при падении капель дождя или камня с обрыва. Одновременно совершает работу и сила сопротивления, действующая на падающие капли или на камень со стороны воздуха. Совершает работу и сила упругости, когда распрямляется согнутое ветром дерево.

Определение работы.

Второй закон Ньютона в импульсной форме Δ = Δt позволяет определить, как меняется скорость тела по модулю и направлению, если на него в течение времени Δt действует сила .

Воздействия на тела сил, приводящих к изменению модуля их скорости, характеризуются величиной, зависящей как от сил, так и от перемещений тел. Эту величину в механике и называют работой силы.

Изменение скорости по модулю возможно лишь в том случае, когда проекция силы Fr на направление перемещения тела отлична от нуля. Именно эта проекция определяет действие силы, изменяющей скорость тела по модулю. Она совершает работу. Поэтому работу можно рассматривать как произведение проекции силы Fr на модуль перемещения |Δ| (рис. 5.1):

А = Fr|Δ|.         (5.1)

Если угол между силой и перемещением обозначить через α, то Fr = Fcosα.

Следовательно, работа равна:

А = |Δ|cosα.         (5.2)

Наше бытовое представление о работе отличается от определения работы в физике. Вы держите тяжёлый чемодан, и вам кажется, что вы совершаете работу. Однако с точки зрения изики ваша работа равна нулю.

Работа постоянной силы равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы и косинуса угла между ними.

В общем случае при движении твёрдого тела перемещения его разных точек различны, но при определении работы силы мы под Δ понимаем перемещение её точки приложения. При поступательном движении твёрдого тела перемещение всех его точек совпадает с перемещением точки приложения силы.

Работа, в отличие от силы и перемещения, является не векторной, а скалярной величиной. Она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Знак работы определяется знаком косинуса угла между силой и перемещением. Если α < 90°, то А > 0, так как косинус острых углов положителен. При α > 90° работа отрицательна, так как косинус тупых углов отрицателен. При α = 90° (сила перпендикулярна перемещению) работа не совершается.

Если на тело действует несколько сил, то проекция равнодействующей силы на перемещение равна сумме проекций отдельных сил:

Fr = F1r + F2r + … .

Поэтому для работы равнодействующей силы получаем

А = F1r|Δ| + F2r|Δ| + … = А1 + А2 + … .         (5.3)

Если на тело действует несколько сил, то полная работа (алгебраическая сумма работ всех сил) равна работе равнодействующей силы.

Совершённую силой работу можно представить графически. Поясним это, изобразив на рисунке зависимость проекции силы от координаты тела при его движении по прямой.

Пусть тело движется вдоль оси ОХ (рис. 5.2), тогда

Fcosα = Fx, |Δ| = Δх.

Для работы силы получаем

А = F|Δ|cosα = FxΔx.

Очевидно, что площадь прямоугольника, заштрихованного на рисунке (5.3, а), численно равна работе при перемещении тела из точки с координатой х1 в точку с координатой х2.

Формула (5.1) справедлива в том случае, когда проекция силы на перемещение постоянна. В случае криволинейной траектории, постоянной или переменной силы мы разделяем траекторию на малые отрезки, которые можно считать прямолинейными, а проекцию силы на малом перемещении Δ — постоянной.

Тогда, вычисляя работу на каждом перемещении Δ а затем суммируя эти работы, мы определяем работу силы на конечном перемещении (рис. 5.3, б).

Единица работы.

Единицу работы можно установить с помощью основной формулы (5.2). Если при перемещении тела на единицу длины на него действует сила, модуль которой равен единице, и направление силы совпадает с направлением перемещения её точки приложения (α = 0), то и работа будет равна единице. В Международной системе (СИ) единицей работы является джоуль (обозначается Дж):

1 Дж = 1 Н • 1 м = 1 Н • м.

Джоуль — это работа, совершаемая силой 1 Н на перемещении 1 если направления силы и перемещения совпадают.

Часто используют кратные единицы работы — килоджоуль и мега джоуль:

1 кДж = 1000 Дж,
1 МДж = 1000000 Дж.

Мощность.

Работа может быть совершена как за большой промежуток времени, так и за очень малый. На практике, однако, далеко не безразлично, быстро или медленно может быть совершена работа.

Временем, в течение которого совершается работа, определяют производительность любого двигателя. Очень большую работу может совершить и крошечный электромоторчик, но для этого понадобится много времени.

Потому наряду с работой вводят величину, характеризующую быстроту, с которой она производится, — мощность.

Мощность — это отношение работы А к интервалу времени Δt, за который эта работа совершена, т. е. мощность — это скорость совершения работы:

Подставляя в формулу (5.4) вместо работы А её выражение (5.2), получаем

Таким образом, если сила и скорость тела постоянны, то мощность равна произведению модуля вектора силы на модуль вектора скорости и на косинус угла между направлениями этих векторов. Если же эти величины переменные, то по формуле (5.4) можно определить среднюю мощность подобно определению средней скорости движения тела.

Понятие мощности вводится для оценки работы за единицу времени, совершаемой каким-либо механизмом (насосом, подъёмным краном, мотором машины и т. д.). Поэтому в формулах (5.4) и (5.5) под всегда подразумевается сила тяги.

В СИ мощность выражается в ваттах (Вт).

Мощность равна 1 Вт, если работа, равная 1 Дж, совершается за 1 с.

Наряду с ваттом используются более крупные (кратные) единицы мощности:

1 кВт (киловатт) = 1000 Вт,
1 МВт (мегаватт) = 1 000 000 Вт.

Источник: «Физика – 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Следующая страница «Энергия. Кинетическая энергия»
Назад в раздел «Физика – 10 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский»

Законы сохранения в механике – Физика, учебник для 10 класса – Класс!ная физика

Импульс материальной точки — Закон сохранения импульса — Реактивное движение. Успехи в освоении космоса — Примеры решения задач по теме «Закон сохранения импульса» — Механическая работа и мощность силы — Энергия.

Кинетическая энергия — Примеры решения задач по теме «Кинетическая энергия и её изменение» — Работа силы тяжести. Консервативные силы — Работа силы упругости. Консервативные силы — Потенциальная энергия — Закон сохранения энергии в механике — Работа силы тяготения.

Потенциальная энергия в поле тяготения — Примеры решения задач по теме «Закон сохранения механической энергии» — Основное уравнение динамики вращательного движения — Закон сохранения момента импульса.

Кинетическая энергия абсолютно твёрдого тела, вращающегося относительно неподвижной оси — Примеры решения задач по теме «Динамика вращательного движения абсолютно твёрдого тела»

Источник: http://class-fizika.ru/10_a217.html

Механическая работа – определение, основные формулы и примеры вычислений

Работа определение по физике. Механическая работа. Мощность

Механическая работа – это одна из основных скалярных величин в физике. В рамках стандартной школьной программы она изучается в седьмом классе в разделе механики.

Механическая работа – один из способов изменения внутренней энергии тела или субстанции (например, газа или жидкости) наряду с такими формами теплопередачи, как теплопроводность, конвекция и излучение, которые изучаются в разделе тепловых явлений.

Что такое работа в физике – определение и формула

Механическая работа – это количество энергии, которое нужно затратить для того, чтобы тело начало равномерно замедляющееся движение и прошло некоторую дистанцию. 

В физике механической работой называется произведение силы, которая действует на некоторое тело, на расстояние, которое оно проходит под ее воздействием:

A = F * S

В более сложных случаях в формуле появляется и третья величина – косинус угла, под которым друг к другу расположены векторы движения и приложенной силы. Найти ее значение можно по формуле:

A = F * S * cosA

В чем измеряется работа

Физические единицы, в которых выражается механическая работа, – Джоули. 

Существуют разные способы для ее практического измерения, которые зависят от типа произведенного движения. При этом в формулу работы подставляют значение силы в Ньютонах и расстояния в метрах. Угол между векторами измеряют в математических единицах – градусах. 

Работа силы трения

При условиях, существующих на Земле, на любое движущееся тело оказывает воздействие сила трения, замедляющая его движение. Чаще всего это трение поверхности, по которой движется объект. Это очевидно из того факта, что при воздействии постоянной силы на тело его скорость окажется переменной. 

Следовательно, должна быть и другая сила, противодействующая ей – и это сила трения. Если система координат выбрана по направлению движения тела, то ее числовое значение будет отрицательным.

Положительная и отрицательная работа

Числовое значение работы, которую совершает сила, может становиться отрицательным в случае если ее вектор противоположен вектору скорости. 

Иными словами, сила может не только придавать телу скорость для совершения движения, но и препятствовать уже совершаемому перемещению. В таком случае она будет называться противодействующей. 

Полезная или затраченная работа

У тела, совершающего одно и то же действие, есть два значения работы. Первая из них, полезная, вычисляется по обычной формуле. 

Вторая, затраченная, по своему понятию не имеет общей формулы для вычисления и измеряется практически. Эта разница между совершенной в реальности работой и той, которая должна была быть совершена в теории, равна коэффициенту полезного действия – КПД. Он вычисляется так:

КПД = А полезная / А затраченная,

и выражается в процентах. КПД всегда меньше 100.

Мощность

Среднее количество работы, совершаемой за единицу времени (секунду), характеризует такую величину, как мощность. Формула для ее вычисления выглядит так:

Р = A / t

В качестве работы можно подставить люблю известную формулу для ее вычисления в зависимости от ситуации. Ответ будет выражен в Ваттах.

Однако при равномерном движении можно использовать и другую формулу:

Р = F * v

Подставив вместо обычной скорости мгновенную, можно получить значение мгновенной мощности.

Примеры решения задач

Рассмотрим несколько простых задач на нахождение механической работы.

Задача 1

Какую работу совершает подъемный механизм, поднимающий десятикилограммовый блок на высоту 50 метров.

Решение:

Для того, чтобы поднять тело, необходимо преодолеть действующую на него силу тяжести. То есть F, с которой поднимают блок, равна той, с которой он притягивается к земле. Так как последняя равна m * g, то для нахождения конечного результата понадобится только одна измененная версия стандартной формулы, упомянутой выше: A = S * m * g.

При помощи простой математики найдем числовой ответ:

A = 50 м * 10 кг * 10 Н/кг;

A = 5000 Дж.

Ответ: 5000 Дж.

Впрочем, не всегда речь идет о силе тяжести.

Задача 2

Какая работа совершается силой упругости, когда пружина с жесткостью 10 Н/м, сжатая на 20 см, возвращается в исходное состояние? Система замкнута, нет никаких внешних сил, воздействующих на пружину.

Решение:

Для начала нужно найти саму F упругости, которая совершает работу. Ее формула – F = x * |k|, где x – это длина, на которую сжимается или растягивается пружина, а k – коэффициент ее жесткости. Перемещение пружины равно ее деформации, и следовательно, конечная формула в этом случае будет выглядеть так: A = S * x * k = x * x * k = x2 * k.

Далее при помощи элементарных вычислений рассчитаем ответ:

A = (0,2 м)2 * 10 Н/м = 0,04 * 10 = 0,4 Дж.

Ответ: 0,4 Дж.

Но во всех задачах по данной теме траектория движения тела прямая.

Задача 3

Рассчитайте, какова сила, действующая на колесо, если на то, чтобы совершить полный оборот, ему требуется 10 кДж. Диаметр диска равен 40 см, а толщина шины – 10 см.

Решение:

В этом случае нам нужно найти не А, а F, но сделать это можно при помощи все той же формулы. Возьмем точку на поверхности колеса. Предположим, что при вращательном движении ее вектор будет противоположен вектору приложения силы, а значит косинусом в формуле вновь можно пренебречь.

Таким образом, за один оборот колеса точка пройдет расстояние, равное длине окружности, которую можно вычислить как 2πr или πd.

Диаметр окружности можно найти из предоставленных данных: он равен сумме диаметра диска и удвоенной толщины шины, то есть 40 см + 2 * 10 см = 40 см + 20 см = 60 см = 0,6 м.

Теперь, когда мы можем вычислить расстояние, у нас есть все данные для того, чтобы приступить к нахождению силы.

Формула работы для этого случая будет такой: A = F * π * d, то силу, соответственно, можно будет выразить как F = A / (π * d).

В таком случае:

F = 10 кДж / (3,14 * 0,6 м) = 10000 Дж / 1,884 м = ~ 5308 Н.

Ответ: 5308 Н.

В завершение решим самый сложный вариант задачи, включающий в себя все, о чем говорилось выше.

Задача 4

Автомобиль Фольксваген весом 2500 кг заезжает на гору. Какова должна быть его минимальная скорость, чтобы удержаться на горе, если сила тяги равна 10 кН, время работы двигателя – 10 с, КПД – 30%, а угол наклона горы – 60 градусов. Трением и прочими силами пренебречь.

Решение:

На первый взгляд задача может показаться сложной, но для ее решения используются только простые известные формулы. 

Запишем условие в более наглядном виде.

Дано:

m = 2500 кг;

F = 10000 H;

t = 10 с;

КПД = 30%;

угол A = 1500 (60+90, т. к. сила тяжести приложена под углом 90 к горизонтали);

V – ?

Выведение формулы:

Шаг 1. По условию A1 (силы тяжести) = А2 (тяги).

A1 = mg;

A2 = P * t / КПД.

То есть mg = P * t / КПД.

Шаг 2. P = F * V * cosA.

Шаг 3. Общая формула: mg = F * V * cosA * t / КПД.

V = (m * g * КПД) / (F * t * cosA).

Числовое решение:

V = (2500 кг * 10 Н/кг * 30%) / (10000 H * 10 с * cos150);

V = (2500 кг * 10 Н/кг * 0,3) / (10000 H * 10 с * cos60);

V = 7500 / 50000;

V = 0,15 м/с.

Ответ: 0,15 м/с.

Источник: https://nauka.club/fizika/mekhanicheskaya-rabota.html

Открытый урок на тему:

Работа определение по физике. Механическая работа. Мощность

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение Комаровская средняя общеобразовательная школа

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА ПО ФИЗИКЕ

ДЛЯ 7 КЛАССА ПО ТЕМЕ:

«Механическая работа и мощность»

Разработала: Сиротина Галина Васильевна

учитель физики

2016 г.

(Слайды 1-2)

Цели урока:

Обучающая:

  • познакомить учащихся с понятием «механическая работа», «мощность», выяснить физический смысл данных величин;

  • ввести единицы измерения;

  • закрепить полученные знания на решении различного вида задач

Развивающая:

  • – развивать познавательный интерес учащихся, критическое мышление;

  • -развивать умения анализировать, сопоставлять, выделять главное;

  • – развивать рефлексивную культуру.

Воспитательная:

  • воспитывать самостоятельность у учащихся через индивидуальную работу.

  • воспитывать уважение к физике как науке;

  • воспитывать чувства взаимопонимания, коллективизма.

Рефлексивная:

  • оценивать свою деятельность, предвидеть возможные результаты своих действий, учитывать мнения других людей при определении собственных позиций и самооценки.

Планируемые результаты:

личностные:

формирование ответственного отношения к учению на основе мотивации к обучению и познанию;

формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению;

формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками и взрослыми в процессе учебной деятельности.

метапредметные:

умение определять понятия, создавать обобщения, классифицировать, строить рассуждение, умозаключение и делать выводы;

умение создавать, применять различные продукты для решения учебной задачи;

умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения;

развитие ИКТ – компетенции.

предметные:

знать: определения механической работы и мощности, условия совершения работы, формулы работы и мощности, единицы измерения работы и мощности;

уметь: решать задачи на применение формул работы и мощности.

Ход урока:

  1. Организационный момент.

  2. Изучение нового материала. ( Слайды 3-5)

Учитель: Ребята, помните ли вы стихотворение В.В. Маяковского «Кем быть»? Там есть такие строки: «У меня растут года, будет и семнадцать. Где работать мне тогда, чем заниматься?

… Работа всякого нужна одинаково.

… Все работы хороши, выбирай на вкус!»

А что такое работа? Об этом мы сегодня поговорим с точки зрения физики.

Учитель сообщает тему и цель урока.

Тема урока: «Механическая работа и мощность»

Цели урока: познакомиться с понятиями механической работы , мощности и единицами их измерения, научиться рассчитывать механическую работу и мощность .( слайды 6-8)

Давайте откроем тетради и запишем сегодняшнее число и тему сегодняшнего урока.

В обыденной жизни словом «работа» мы понимаем всякий полезный труд рабочего, инженера, ученого, программиста, учащегося и т.д.

Я думаю – я работаю.

Я иду – я тоже работаю.

Но в физике понятие работы несколько иное. В физике работа это физическая величина и ее можно измерить. Мы с вами будем изучать механическую работу. Вот несколько примеров механической работы:

-движение поезда под действием силы тяги электровоза

-при выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу – перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.

Что же мы видим из этих примеров?

Верно, из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы.

Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело, уменьшает скорость его движения. Например, прокатившись с горы, санки останавливаются. При этом совершается механическая работа. Под действием силы трения скорость уменьшается.

Приведем такой пример. Если мы хотим передвинуть тяжелый шкаф, мы прилагаем усилие, но шкаф в движение не приходит. Значит механической работы мы не совершаем.

Если же тело движется без участия сил (по инерции) , то и в этом случае механическая работа также не совершается. (слайды 9 -16)

-Чтобы объяснить, почему совершается механическая работа, проанализируйте ситуации, изображенные на рисунках

Вывод 1.

Под действием силы тело перемещается.

Вывод 2.
Механическая работа совершается тогда, когда тело движется под действием силы.

Вывод 3.
Если есть сила, а нет перемещения, то нет и работы.

Вывод 4. Если есть перемещение, а нет силы, то нет и работы.
Механическая работа равна нулю, т.к.результирующая сила F=0

Какой же вывод вы можете сделать из этих примеров? (слайд 28)

Верно, для совершения механической работы необходимы два условия:

На тело должна действовать сила и под действием этой силы тело должен двигаться.

Чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

(слайды 17, 21)

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути

Работа = сила х путь

A = F s

За единицу работы принимают работу, совершаемую силой в 1Н, на пути равном 1м. (слайды 22-23)

Единица работы–Дж (джоуль) (слайд 24 -25)

1Дж = 1 Н · м

1 кДж = 1000 Дж

1 Дж = 0,001 кДж

1 МДж = 1000000 Дж

1 Дж = 0,000001 МДж

3.Выразите в джоулях работу: (самостоятельная работа в тетрадях)

0,25 кДж= 250 Дж

2,2 кДж= 2200 Дж

0,15 МДж=150000 Дж

1,2 МДж=1200000 Дж

Работу вычисляют по формуле A = Fs только в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.

(слайды 18-20,26 -27)

В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом – работа.

Одна и та же работа может быть совершена за разное время. Скорость выполнения работы характеризуют мощностью. Мощность – это быстрота выполнения работы. Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени.

Таким образом, для определения мощности, нужно совершенную работу разделить на время выполнения работы. (слайд 30)

Мощность = работа/время N = A/t

Другая формула мощности N = A/ t = FS/t = Fv(слайд 31)

Единицей мощности в системе СИ является Ватт в честь английского ученного Уатта. (слайд 32)

1 Вт = 1 Дж/с – это мощность, при которой за 1с совершается работа в 1Дж.

Внесистемной единицей мощности является лошадиная сила

1 л.с. = 735,5 Вт (слайд 33 -34)

В технике широко используют более крупные единицы мощности –киловатт (кВт), мегаватт (МВт).

1 МВт = 1000000 Вт

1 кВт = 1000 Вт

Мощность является важной характеристикой машин и механизмов. Она может иметь самые различные значения (см. таблицу №5 стр -134 учебника)

Каждый двигатель или электрический прибор имеет паспорт в котором указана его мощность.

Мощность человека при нормальных условиях работы в среднем равна 70-80 Вт. Совершая прыжки, взбегая по лестнице, человек может развивать мощность до 730 Вт.

Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу, совершаемую этим двигателем в течение какого-нибудь промежутка времени.

А = N t

Чтобы вычислить работу, необходимо мощность умножить на время, в течение которого совершалась эта работа.

4.Выразите в ваттах мощность: (самостоятельная работа в тетрадях)

0,25 кВТ= 250 ВТ

2,2 кВт= 2200 Вт

0,15 МВт =150000 Вт

1,2 МВт=1200000 Вт

5. Физкультминутка (слайд 35)

Очень физику мы любим! Шеей влево, вправо крутим. Воздух – это атмосфера, если, правда, топай смело. В атмосфере есть азот, делай вправо поворот. Так же есть и кислород, делай влево поворот, воздух обладает массой, мы попрыгаем по классу. К учителю повернёмся и дружно улыбнёмся!

опорная таблица

Работа

Мощность = —————-

Время

N = A/t

1Bт

Мощность = Сила · Скорость

N = F · V

1 Вт

Мощность

Сила = —————–

Скорость

F = N/ V

1 Н

Мощность

Скорость = ——————-

Сила

V = N/F

1 м/с

Опорная таблица раздается учащимся как памятка

6. Решение задач 1-2 (условие задач на слайде 36 и решение слайде 37-38 )

7. Закрепление: (слайд 39)

  • Укажи стрелочками буквенное обозначение величин (слайд 40-41

  • Укажи единицы измерения физических величин (слайды42-43)

  • Укажи формулы для вычисления величин (слайды 44-45)

  • Реши задачу (слайды 46-48,50-51)

8. Фронтальный опрос (слайд 52)

  1. Что такое работа?

  2. Когда А положительная? Отрицательная? А= 0?

  3. Условия выполнения работы.

  4. Что такое мощность?

9. Игра «Открой картинку» ( слайды 1-9 презентация 2)

10. Подведение итогов ( слайд 53)

Кто же лучше всех трудился

И сегодня отличился

Вот закончился урок

Пора узнать итог

11. Рефлексия (слайд 54)

  • Понравилась ли вам такая форма урока?

  • Кто по-вашему был самым активным на уроке?

12. Домашнее задание (слайд 55)

П.53-54

Домашнее задание.

Первый уровень.

1.Измеряя силу трения, ученик протянул брусок по столу на расстояние 30 см. Вычислите работу ученика, если динамометр показывал 1,5 Н.

2.Карапуз, играя автомобильчиком, провез его 90 см, прикладывая к веревочке силу 3,5 Н.Вычислите работу карапуза.

3.Мальчик массой 39 кг лезет вверх по лестнице. Какую работу он совершит, подняв себя на высоту 4,5 м?

Второй уровень.

1.Обезьяна массой 12 кг карабкается вверх по лианам. Какую работу она совершит, поднявшись на 6,2 м?

2.На какую высоту было поднято тело массой 20 кг, если при этом была совершена работа 680 Дж?

3.При подъеме тела на высоту 2,5 м была совершена работа 1225 Дж. Какова масса поднимаемого тела?

Третий уровень.

1.Велосипедист движется со скоростью 12 км/ч в течение 15 мин. Какую работу совершил велосипедист на этом отрезке пути, если сила сопротивления движению 98 Н?

2.Тело движется под действием силы 22 Н в течение 12 мин. С какой скоростью движется тело, если при этом была совершена работа 158400 Дж?

3.В воде с глубины 5 м поднимают до поверхности бетонный блок размерами 40х120 см. Найдите работу по подъему камня.

Источник: https://infourok.ru/otkritiy-urok-na-temumehanicheskaya-rabota-i-moschnost-1043873.html

Мед-Центр Здоровье
Добавить комментарий