Конспект урока по физике 7 класс на тему: МОЩНОСТЬ. ЭНЕРГИЯ. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ И КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ТЕЛ, НАХОДЯЩИЕСЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.

Тема урока:

МОЩНОСТЬ. ЭНЕРГИЯ. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ И КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ТЕЛ, НАХОДЯЩИЕСЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.

Цель:

Образовательная: Ввести понятие мощности как характеристику скорости выполнения работы. Формирование знаний механической энергии, её видах; выяснить, от каких величин зависят значения кинетической и потенциальной энергии тела, поднятого над Землёй;

Развивающая: Развивать память, воображение, догадку и сообразительность, логическое и творческое мышление.

Воспитательная: Воспитание трудолюбия, любознательности, любви к родному краю, чувства ответственности.

Форма: Беседа, обмен мнениями, фронтальная, индивидуальная,

Методы: объяснительно-иллюстративный, частично – поисковый, репродуктивный, использование мультимедийных технологий.

Оборудование:

Мультимедийный проект, плакаты с формулами, буквы, 2 молотка – большой и маленький, 2 гвоздя, 2 бруска. (на каждый стол) штатив с муфтой и лапкой, желоб, два шарика одинакового объёма но разной массы, цилиндр(из набора для калориметра),чашка с мелким песком(у нас –это отрезанная нижняя часть пластиковой бутылки для минеральной воды); на демонстрационный стол: две тележки одинаковой массы или прибор для демонстрации взаимодействия тел и удара шаров.

1. Вступительное слово учителя.

ЭПИГРАФ

«Чтобы познать, надо научиться наблюдать»

«Опыт - основа познания»

Учитель: Здравствуйте, ребята! Я очень рад вас видеть. Посмотрите, друг на друга, улыбнитесь. Желаю вам хорошего настроения на весь урок.

Вы познакомились с наукой физикой только в этом году. Эта наука объясняет, что все происходящее в жизни, связано с физическими законами.

Ребята, мне хочется чтобы мы сегодня с вами показали как мы любим физику, как нам нравится исследовать, открывать новое. Договорились?

Напомните мне: С какой физической величиной мы познакомились на прошлом уроке? ( Работа). Начнем урок с повторения основных теоретических понятий. Решим тест, который находится на вашем ноутбуке. 
II. Работа с тестом. Учащимся предлагается тест по теме «Механическая работа».

Тест по теме: «Механическая работа » (интерактивный тест, созданный в программе MyTestX).

1. Тело совершает работу только тогда, когда…

    А) …оно движется                                       В) …оно движется по инерции

    Б) …на него действует сила                      Г) …на него действует сила и оно движется

2. Механическую работу вычисляют по формуле:

    А) F = p • S                                  В) А = F • s

    Б) Р = m • g                                  Г) F = g • ρ • V

3. Работу измеряют в ..

    А) Джоулях                                 В) Метрах

    Б) Ньютонах                                Г) Паскалях

4. Какую работу совершает сила в 1Н на пути 1 м в направлении действия силы?

    А) 1 Вт                                                  В) 10 Вт

    Б) 1 Дж                                                  Г) 10Дж

5. Вычислите работу, которую производит садовод, прикладывая к тачке с землей  силу 25 Н и перемещая ее на расстояние 20 м.

    А) 45 Дж                                      В) 0,05 кДж

    Б) 50 кДж                                     Г) 500 Дж

 Список вопросов:
1.Что называется механической работой? Какие два условия необходимы для совершения механической работы?
2.От каких двух величин зависит совершенная механическая работа? .
3.В каких единицах измеряется механическая работа.

4.В каких случаях работа бывает положительной? Отрицательной? Равной 0.

5. Укажите, в каком случае совершается механическая работа: ответьте «да» или «нет».

1. На столе стоит гиря. 6. Вода давит на стенку сосуда.

2. На пружине висит груз. 7. Мальчик поднимается вверх по лестнице.

3. Трактор тянет прицеп 8. Кирпич лежит на земле

4. Муха летит по комнате 9.Ученик запоминает формулу

5.Компьютер решает задачу 10.Тело бросили вертикально вверх

Да. Вы усвоили тему «Механическая работа».

III. Изучение нового материала.

Учитель: Ребята, на каждой парте имеется конверт с буквами. Внимание! Задание. По сигналу вы одновременно откроете пакеты и составите одно слово из предложенных букв. Кто выполнит, пусть поднимет руку. /Сигнал/

Учитель: Какое слово у вас получилось?

Ответ учащихся: Мощность.

Итак, тема нашего урока: Мощность. Сегодня на уроке мы попытаемся разобрать понятие мощности, как характеристики скорости выполнения работы и научимся определять мощность. Записываем дату и тему урока.

Учитель: Задание, которое вы выполнили, показало, что каждый из вас потратил определенное время для угадывания данного слова. А как вы думаете, почему одна и та же работа совершена за разное время?

/ответы учащихся/

Мощность – быстрота выполнения работы

Предположим, при выполнении строительных работ котлован необходимо засыпать песком. Экскаватору для этого понадобится несколько минут, а рабочему с помощью лопаты пришлось бы трудиться несколько часов. Но и экскаватор, и рабочий при этом выполнили бы одну и ту же работу (рис. 5).

Рис. 5. Одну и ту же работу можно выполнить за разное время

Чтобы охарактеризовать быстроту выполнения работы, в физике используется величина, называемая мощностью.

Мощностью называется физическая величина, равная отношению работы ко времени ее выполнения.

Мощность обозначается латинской буквой N.

где A – работа;

t – время выполнения работы.

Учитель: Запишем формулы в тетрадь

Учитель: Скорость выполнения работы характеризуют мощностью. Рассмотрим еще одну задачу.

Человек для переноски груза массой 200кг на расстояние 1км затратит 2ч, а грузовой автомобиль выполнит это за 1мин. Ребята, у какого тела наибольшая мощность?

Ответы учащихся: Автомобиля.

Учитель: Запишем в тетрадь определение. Чем больше скорость выполнения работы, тем большей мощностью обладает тело.

Единицей измерения мощности я системе СИ является ватт.

Один ватт – это мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду.

Единицей мощности в системе СИ названа в честь Джеймса Уатта, который построил первую паровую машину.

Учитель: Информацию о Джеймсе Ватте прочитает …

Мощность всегда указывают в паспорте технического устройства. И в современных технических паспортах автомобилей есть графа: 
Мощность двигателя: кВт / л.с.
Следовательно, между этими единицами мощности существует связь.
А знаете ли вы откуда взялась эта связь…
Джеймсу Уатту принадлежит идея измерять механическую мощность в «лошадиных силах».

Всем известна устаревшая единица мощности «лошадиная сила» , которую сейчас заменила стандартная единица системы СИ – ватт. Однако до сих пор ее широко применяют, например, в автомобильной индустрии. Ученые же редко используют эту единицу из-за ее неоднозначного толкования.
Так что же такое «лошадиная сила» ? В справочниках по физике указано, что лошадиная сила равна 75 кгс•м/с, что составляет ровно 735,49875 Вт. Чтобы представить себе, когда лошадь развивает такую мощность, нужно обратиться к истории возникновения этой единицы.
«Лошадиную силу» впервые предложил Джеймс Уатт, изобретатель парового двигателя. Свое изобретение он предлагал использовать для выкачивания воды из шахты. Но как объяснить прижимистым шахтовладельцам, что им предлагают купить и в чем преимущества этого нового приспособления? И вот для того чтобы оценить мощность новых двигателей, предприняли следующее. Запрягли лошадь в обычный водоподъемный насос, работающий на конной тяге, и посмотрели, сколько она поднимет за день воды. Затем присоединили к этому же насосу паровой двигатель и посмотрели, какой результат получится за день его работы. Поделили второе количество на первое и на этих цифрах объяснили шахтовладельцам, что насос заменяет N-ное число лошадей. Полученная в результате первого эксперимента мощность стала мерилом и получила название "лошадиная сила".
На самом деле мощность, которую средняя лошадь способна развивать сколько-нибудь долгое время, меньше полученной Уаттом величины. Или погонщик работал очень хорошо, или лошадь попалась очень «натренированная» . Конечно, лошади бывают разные и невозможно ожидать, что и тяжеловоз и арабский скакун разовьют одинаковую мощность. И все же, когда лошадь создает такую мощность? На этот вопрос в журнале «American scientist» один из авторов предложил следующий вариант: мощность в одну лошадиную силу развивает лошадь массой 750 килограммов, перепрыгивающая через препятствие шириной и высотой в 183 сантиметра.
В 1882 году на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации была принята единица мощности Ватт в честь Дж. Уатта. В 1960 году решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам Ватт был введен в международную систему измерений СИ, то есть стал международной единицей измерения мощности. Тем не менее «Лошадиная сила» продолжает жить.

В России от мощности двигателя в лошадиных силах зависит величина транспортного налога. Чтобы определить мощность двигателя автомобиля в лошадиных силах, следует умножить показатель мощности двигателя в кВт. на 1,35962 (так утверждает Википедия в статье о Лошадиной силе)

1 л.с. = 735,5 Вт.
1 Вт = 0,00013596 л.с.

Может ли человек, проявить мощность в целую лошадиную силу?
Считается, что мощность человека при нормальных условиях работы составляет около десятой доли лошадиной силы, т.е. равна 70-8- Вт. Однако в исключительных  условиях человек на короткое время проявляет значительно большую мощность. Взбегая поспешно по лестнице, мы совершаем работу больше 80 Вт. Если мы ежесекундно поднимаем свое тело на 6 ступеней, то при весе 70 кг и высоте одной ступени 20 см мы производим работу более 8000 Вт, т.е. больше одной лошадиной силы.
Учитель: Если в каждой семье развито уважение к труду, культ учебы, то в такой семье дети добиваются многого.

Поскольку мощность N = 1Вт достаточно мала, часто применяют кратные единицы мощности. Какие это величины, найдем в учебнике на странице 133.

Мощность является очень важной характеристикой машин и механизмов. Она может иметь самые различные значения. Например, мощность человеческого сердца равна 2,2Вт, а двигатели машин могут достигать сотни киловатт. /Показать паспорта машин/

Учитель: А какие машины, выпускаемые в нашей стране, с мощным двигателем вы знаете? Подсказка: эти машины участвуют в международных соревнованиях Ралли – Дакар. /Ответы учащихся.

Учитель: Правильно. Мощность двигателя автомобиля КАМАЗ равна 220 кВт. Помимо этих машин выпускаются автобусы и автомобили Ока.

Учитель: Зная мощность и время выполнения работы, можно рассчитать работу:

Водителю необходимо переехать на автомобиле лужу с илистым дном. Он решил разогнать автомобиль и на большой скорости преодолеть ее. Правильно ли он поступил? Чтобы ответить, давайте выведем и запишем формулу, связывающую мощность и скорость тела, движущегося равномерно и прямолинейно. 
Объединим формулу для вычисления работы  с формулой для вычисления мощности.

Вспомним теперь, что отношение пути, пройденного телом, S, ко времени движения t представляет собой скорость движения тела v.

Таким образом, мощность равна произведению численного значения силы на скорость движения тела в направлении действия силы.

Этой формулой удобно пользоваться при решении задач, в которых сила действует на тело, движущееся с известной скоростью.

У нас получилась еще одна формула для расчета мощности, которую мы будем использовать при решении задач. 
Ответим на вопрос: Правильно ли поступил водитель?

(Формула показывает, что при одной и той же мощности, но при меньшей скорости, сила должна быть большей (произведение Fv=N остается постоянным). Поэтому при прохождении трудных участков пути коробку передач автомобиля переключают на меньшую скорость.)
V. Физкультминутка.

Что мы совершали, передавая мяч?
- Работу.

Тема урока: «ЭНЕРГИЯ»

Опыт 1: На демонстрационном столе – падение стального шарика на пластилиновую подставку

Результат: шарик остановился, а пластилин деформировался и чуть-чуть нагрелся, это мы могли бы заметить, если бы имели точный и чувствительный термометр. Нагрелся и сам шарик.

Опыт 2: Столкновение движущейся тележки (или шарика из набора указанного в оборудовании) с неподвижной, такой же массы.

Вывод: Механическое движение первой тележки не исчезло, произошла передача движения от первой ко второй.

Учитель: Какой же общий вывод можно сделать из этих опытов?

Движение не может исчезнуть, оно передается от одного тела к другому или переходит из одной формы в другую.

Для количественной характеристики разных форм движения материй вводят физическую величину – ЭНЕРГИЯ.

Откройте учебник на странице 88, прочитайте определение энергии. Его надо осознать и запомнить.

Говорить мы сегодня будем о механической энергии, добавим к теме урока «Механическая энергия»

Какие же задачи, исходя из этой темы, мы должны решить на уроке?

Ученики ставят задачи исходя из своего видения темы, среди их ответов, как правило, есть верные мысли.

Учитель: Наша задача: Выяснить физический смысл понятия - механическая энергия, описать это понятие как физическую величину;

установить ее связь с другими величинами и способ ее измерения.

Есть ситуации движущегося тела, тела, поднятого над землей, деформированной пружины, во всех этих случаях тела обладают энергией.

Подумайте, как можно оценить величину энергии у тела?

Запишите в тетрадях:

МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

(характеризует способность тела

совершать механическую работу)

Кинетическая энергия

Потенциальная энергия

энергия движения энергия взаимодействия

Е_к[Дж] Е_р [Дж]

Обоснуйте утверждения:

- движущееся тело обладает энергией;

- тело, поднятое над Землёй, обладает потенциальной энергией;

- почему мы можем это утверждать?

- почему единицей энергии является джоуль?

Учитель: Как вы думаете, от каких величин зависит кинетическая энергия?

(ответы, как правило, верные)

Далее наша задача: убедиться в этом на опыте. У вас на партах оборудование. Назовите эти приборы и материалы. Как же можно провести экспериментальную проверку ваших предположений?

Ребята предлагают варианты. После обсуждений принимается, например, такой порядок действий:

-установить наклонный желоб на небольшую высоту;

положить на нём цилиндр на небольшом расстоянии от нижнего края;

-с одного и того же места желоба скатывать шарики разных масс;

-по смещению цилиндра под действием скатывающегося шарика оценить работу, которую совершил шарик;

-по величине работы судить о кинетической энергии.

Как проверит зависимость от скорости?

(опять варианты предлагают ученики)

--цилиндр оставить в том же положении, скатывать один шарик с разной высоты, об энергии судить так же, как и в первом опыте.

Ученики проводят опыты и формулируют вывод.

Обобщая выводы ребят, учитель отмечает, что точные измерения и расчёты, проведённые физиками-экспериментаторами, выявили следующую зависимость: на

доске под заголовком «кинетическая энергия» появляется определительная формула

Е = mv ²/2

Учитель: Вопрос учащимся: Как вы думаете, от каких величин должна зависеть потенциальная энергия тела, поднятого над Землёй?

(среди ответов всегда есть верные)

- Как эти предположения проверить на опыте?

- Варианты предложений опять обсуждаются .

(Надо ронять шарики разной массы с одной высоты в чашку с песком ,о величине энергии будем судить по глубине ямки в песке.)

Подводим итоги ,на доске появляется формула:

Е = mgh

Проводим анализ формул для каждого вида энергии.

VI. Закрепление пройденного материала. Решение задач.

Учитель: И наконец, мы проведем эксперимент. Приглашается самый смелый ученик. /Приглашается ученик.

Учитель: Два одинаковых гвоздя надо забить в деревянную дощечку. В первом случае маленьким молоточком, во втором – большим.

Учитель: Ребята, посмотрите, какой он молодец. Будущий семьянин.

Учитель: Что мы увидели с вами? /ответы учащихся/

Учитель: Почему большим молотком гвоздь забивается в дощечку быстрее? /ответы учащихся/

VII. Итог урока.

Учитель: Ребята, для того, чтобы завершить урок, мы должны с вами выполнить два задания. И если вы справитесь, я буду уверен, что вы усвоили урок. Работаем в телешколе тема 27 Задание 5.54 Решите задачи.

Учитель: Домашнее задание: § 54;упр 29 № 3,5 зад18 №1.) /Показ слайда № 28/

Учитель: Наш урок подошел к концу. Благодарю вас всех за работу на уроке. Хочется надеяться, что сегодняшний урок разбудит у вас жажду новых познаний, ведь «великий» океан истины по – прежнему расстилается перед вами не исследованным до конца.

Спасибо за интересный урок

VIII. Рефлексия.

Ребята у вас на партах лежат желтые, зелёные и красные кружки.

Красный – тема очень сложная и мне нужна дополнительная работа с учителем по этой теме.

Жёлтый – тема сложная, но мне достаточно ещё раз самому сесть и прочитать параграф учебника. Почитать конспекты. Выполнить вдумчиво домашнее задание.

Зелёный – тема несложная. Я легко справлюсь с домашним заданием.

Поднимите тот, который ближе всего отражает ваше настроение в конце урока.

Тест по теме: «Механическая работа »

1. Тело совершает работу только тогда, когда…

    А) …оно движется                   В) …оно движется по инерции

    Б) …на него действует сила    Г) …на него действует сила и оно движется

2. Механическую работу вычисляют по формуле:

    А) F = p • S                                  В) А = F • s

    Б) Р = m • g                                  Г) F = g • ρ • V

3. Работу измеряют в ..

    А) Джоулях                                 В) Метрах

    Б) Ньютонах                                Г) Паскалях

4. Какую работу совершает сила в 1Н на пути 1 м в направлении действия силы?

    А) 1 Вт                                                  В) 10 Вт

    Б) 1 Дж                                                  Г) 10Дж

5. Вычислите работу, которую производит садовод, прикладывая к тачке с землей  силу 25 Н и перемещая ее на расстояние 20 м.

    А) 45 Дж                                      В) 0,05 кДж

    Б) 50 кДж                                     Г) 500 Дж