Конспект урока+ презентация по физике на тему 'Механическая работа' (10 класс)

Общеобразовательный лицей

Тюменского государственного нефтегазового университета

Слинкина Н.А.

Механическая работа (10 класс)

Урок комбинированный (на основе знаний, полученных в 7, 9 классах)

Образовательная цель:

• Продолжить формирование понятия работа и мощность;

• Выяснить независимость работы силы тяжести от траектории движения тела;

• Выяснить как рассчитывается работа переменной силы, на примере силы упругости;

• Добиться понимания и воспроизведения полученных знаний.

Воспитательная цель:

• Содействовать в ходе урока воспитанию дисциплинированности, культуры речи, смелости при решении задач.

• Содействовать формированию умения работать в коллективе.

Развивающая цель:

• Развивать мыслительные операции (анализ, обобщение);

• Продолжить развитие умений организации учебного труда (наблюдение, запоминание, работа в нужном темпе);

• Продолжить развитие волевой и эмоциональной сферы ( настойчивость, умение владеть собой, уверенность в своих силах);

• Поддержать познавательный интерес к предмету.

1 этап Организационный

Приветствие.

2 этап Мотивационный

Слайд 1

Запишем тему занятия...

Кстати, тему занятия подскажет слайд. Подумайте, что изображено на картинках? Что объединяет эти картинки?..

Принимаются ответы обучающихся. (Работа)

Учитель: Что подразумеваем под словом работа мы в повседневной жизни? Какие виды работы вы можете привести в пример?

Работа это процесс, требующий приложения умственных или физических усилий, цель которого, получение какого либо результата.

Работа, это место, где человек осуществляет свою деятельность.

Работа, это функционирование какого-либо механизма, организма, системы.

Работа, это результат выполнения работы.

Учитель: А про какой вид работы мы будем говорить, в физике?

Слайд 2

Запишем тему урока: «Механическая работа».

Что понимают под словом работа?

Что мы уже знаем о работе как о физической величине?

Принимаются ответы учеников. (обозначение, формула, определение, единицы).

3 этап Усвоение новых знаний

Учитель: Молодцы! Давайте упорядочим и уточним ваши ответы, согласно плану рассказа о физической величине.

Как вы считаете, вы всё назвали про эту физическую величину? А можно ли еще что то добавить?

(Возможные вопросы учителя: а почему такой буквой обозначается? А почему косинус угла? А между какими векторами угол?А может ли работа быть со знаком минус? Равна нулю?)

Слайд 3

1. Термин механическая работа был введен в физику в 1826 г французскими учеными -математиками, инженерами, механиками Гюставом Кориолисом и Жан-Виктором Понселе.

2. Обозначается символом A - от нем. Arbeit (работа, труд).

(Обучающиеся записывают определение)

3. Механическая работа - это скалярная физическая величина, являющаяся количественной мерой действия силы, зависящая от величины силы, направления силы и перемещения.

4. Формула:

А=FS cos α

Учитель:

Вопрос: угол межу чем? Ответ: вектором силы и вектором перемещения.

Вопрос: Объясните, почему косинус угла? (не синус, тангенс...)

Принимаются ответы обучающихся.

Подсказка (рисунок)

Слайд 4

Т
ело перемещается под действием силы F, направленной под углом к горизонту. Найдем проекции силы на горизонтальную и вертикальную оси координат.

Какая из составляющих силы вносит вклад в совершение работы?

Вывод: Работу совершает горизонтальная составляющая силы - F_{х .}

F_х =Fcos α

Единица работы - Нм=Дж

Работа равна 1 джоулю, если под действием силы в 1Н совершается перемещение равное 1 м.

4 этап Первичная проверка усвоения

Учитель: Подведем первые итоги. (ИМЯ) Всё ли знаем о механической работе , как о физической величине? (ИМЯ) Хватает наших знаний для решения задач? (ИМЯ) Что узнал нового для себя о работе? А кто узнал что то новое для себя? Молодцы!

Учитель: Вам даны задания к теме «Работа», выполните первые 3 задания. (оговаривает время выполнения задания)

Ответы: 1. б) уменьшится в 2 раза 2) а)увеличится в 2 раза 3) г) уменьшится примерно в 2 раза.

Учитель: Величина работы зависит от угла между векторами перемещения и силы. Проанализируем данную зависимость. Посмотрите на рисунок

Слайд 5

В какую сторону движется тело? (вправо)

Какие силы действуют на тело? (сила тяжести, сила тяги, сила реакции опоры, сила трения).

Оценим по знаку работу, совершенную силами.

Сила тяги.

1. α=0⁰ , cos α=1, следовательно А>0.

Сила трения.

2. α=180⁰ , cos α=-1, следовательно А<0.

Сила трения.

3. α=90⁰ , cos α=0, следовательно А=0.

Сила тяжести. Сила реакции опоры.

Вопрос: А еще в каких ситуациях работа может быть равна нулю:

4. Сила действует на тело, а перемещение равно нулю. (стоим держим тяжести)

5. Тело перемещается, а сила равна нулю. (движение по инерции)

Обучающиеся записывают в тетрадь результат анализа формулы для расчета работы.

5 этап Закрепление знаний и способов действия

Учитель: Следующее задание вам - решить 4 задачу.

Вопрос:

1. Чему равна работа силы тяжести? Как вы пришли к такому ответу? Запишите формулу для расчета силы тяжести. (Продиктуйте ее мне или запишите сами на доске). (анализируем формулу).

Обучающиеся записывают формулу для расчета работы силы тяжести.

Учитель:

1. Демонстрация (учебник опускаем если теперь опустим учебник, работа будет выполнена другая или такая же ? (по модулю, по знаку)

Вопрос: (демонстрация - поднимаем учебник на ту же высоту, только под углом).

1. Совершает ли сила тяжести работу? Отличается ли она по знаку и модулю от работы, совершенной в первом случае?

2. А вот в учебнике в параграфе написано (зачитывает отрывок из параграфа) РАБОТА СИЛЫ ТЯЖЕСТИ НЕ ЗАВИСИТ ОТ ТРАЕКТОРИИ!То есть в обоих случаях сила тяжести совершила одинаковую работу! Как быть?

(Выводим формулу, анализируя движение тела по наклонной плоскости).

Вывод осуществляется у доски.

1. Выполняем рисунок (наклонная плоскость, тело на плоскости , указываем силу тяжести).

2. Находим проекции силы тяжести на оси.

3. Определяем какая составляющая силы тяжести совершает работу.

4. Выясняем как находится синус угла через характеристики наклонной плоскости (высоту и длину).

5. Делаем вывод (работа силы тяжести не зависит от траектории движения тела).

Вывод: работа силы тяжести не зависит от формы траектории.

Обучающиеся записывают данный вывод в тетрадь.

Учитель: Под действием силы упругости тело тоже может двигаться. Как рассчитать работу силы упругости? Подскажите формулу. (принимаются ответы обучающихся).

Решите задачу 5 и 6.

Учащиеся должны сказать, что ответы не сошлись с предложенными ответами!

Учитель: Как вы считаете, почему так получилось?

Принимаются ответы учащихся.

Учитель: Сила упругости меняется по величине при изменении длины пружины, то есть она не постоянная. Начертим примерный вид графика зависимости силы от смещения (от координаты тела, закрепленного к концу пружины или координаты конца пружины)

Слайд 6

Учитель: С похожей ситуацией мы сталкивались в кинематике при выводе формулы для расчета перемещения при равноускоренном движении. Как мы вывели эту формулу?Принимаются ответы обучающихся. (Перемещение численно равно площади фигуры под графиком скорости).

Значит и в этом случае - Работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от времени. Запишем формулу :

А=kx²/2

Проверим нашу новую формулу. (возвращаемся к задачам второго блока)

Слайд 7

Задача 1

1. Жесткость пружины равна.... (10 Н/м)

2. Площадь фигуры под графиком … (0,2 ед)

3. Работа равна 0,2 Дж.

Задача 2

Учитель: вторую задачу решите самостоятельно.

Ответы совпали?

6 этап Усвоение новых знаний

7 этап Первичный контроль знаний

1. 8 слайд - штангист и ребенок. Кто совершает большую работу?

2. 9 слайд - тело на наклонной плоскости Работа какой силы равна нулю? Какая сила совершает работу со знаком минус?

3. 10 слайд - направление силы. Одинаковая ли работа будет совершаться силой?

4. 11 слайд - тело скатывается с наклонной плоскости В каком случае сила тяжести совнршает меньшую работу?

5. 12 слайд - зависимостьсилы упругости от удлинения Какая пружина совершит наибольшую работу?

6. 13 слайд - изображены силы Какие силы совершают работу?

8 этап урока Рефлексия

7. 14 слайд - рефлексия (опрос индивидуальный)

8. 15 слайд. Как вы можете объяснить появление этого слайда?

Принимаются ответы обучающихся. Учитель подводит обучающихся к выводу - одна и та же работа может быть выполнена за разное время.

Учитель: Вывод, необходимо ввести величину, характеризующую скорость выполнения работы.

Домашнее задание.

1. Тело движется по горизонтальной поверхности под действием силы 20 Н, приложенной к телу под углом 60⁰ к горизонту. Определите работу силы при перемещении тела на 5 м.

2. Тело массой толкают по горизонтальной поверхности силой 150 Н, направленной под углом 50⁰ к вертикали. Какую работу совершает при этом сила, если тело переместили на 2 м?

3. Тело массой 3 кг переместили по горизонтальной поверхности. Вычислите работу силы тяжести, если скорость тела при этом изменилась от 20 см/с до 50 см/с за 1 минуту?

4. Башенный кран поднимает в горизонтальном положении стальную балку длиной 5 м и сечением 100 см² на высоту 10 м. Какую работу совершает кран? Плотность стали 7800 кг/м³. Ответ дать в килоджоулях.

5. Три человека двигались из пункта N в пункт M по трем траекториям. В каком случае работа силы тяжести была наименьшей?

ЗАДАНИЯ

(на уроке)

1. Как изменится величина работы, если сила уменьшится в 2 раза?

а) увеличится в 2 раза б) уменьшится в два раза в) увеличится примерно в 2 раза

г) уменьшится примерно в 2 раза.

2. Если перемещение увеличить в 2 раза, то величина совершенной работы...

а) увеличится в 2 раза б) уменьшится в два раза в) увеличится примерно в 2 раза

г) уменьшится примерно в 2 раза.

3. Угол между силой и перемещением увеличили в 2 раза, работа при этом...

а) увеличится в 2 раза б) уменьшится в два раза в) увеличится примерно в 2 раза

г) уменьшится примерно в 2 раза.

4. Мячик массой 200 г падает с высоты 2 м. Рассчитайте работу, совершенную силой тяжести.

4. Какую работу совершили при растяжении пружины динамометра на 20 см? Жесткость пружины 100 Н/м. (0,2 Дж)

5. Пружину жесткостью 100 Н/м подвергли деформации растяжения. На сколько сантиметров растянули пружину, если была совершена работа 2,5 Дж? (10 см)