Работа силы, действующей в направлении движения тела

ТЕМА УРОКА: РАБОТА СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩЕЙ В НАПРАВЛЕНИИ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА

ЦЕЛИ УРОКА:

• Образовательные:

  • сформировать понятие механической работы, выяснить на конкретном материале, как надо правильно рассчитывать величину работы, когда тело перемещается по горизонтальному пути;

  • продолжить формирование умений наблюдать и объяснять физические явления, обобщать и сравнивать результаты эксперимента.

• Развивающие:

  • сформировать элементы творческого поиска на основе приёма обобщения, продолжить работу по формированию умений составлять, анализировать, делать выводы;

  • развивать умение анализировать учебный материал;

  • развивать интерес учащихся к физике, используя экспериментальные задания.

• Воспитательные:

  • воспитать умения и навыки коллективной работы;

  • содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

2. Подготовка к основному этапу занятия

Учитель: Обычно, под словом «Работа» мы понимаем всякий полезный труд рабочего, ученика. Что вы понимаете под словом «Работа»? (Учащиеся приводят примеры).

Объяснить пословицы и поговорки. (Учащиеся участвуют в объяснении).

• Работа не волк, в лес не убежит.

• С печи сыт не будешь. Не печь кормит, а руки.

• С горы вскачь, а в гору хоть плачь.

• Сверху легко бросать, попробуй-ка снизу.

• В гору семеро тащат, а с горы и один толкает.

• Без труда не выловишь и рыбку из пруда.

• Берись дружно, не будет грузно.

• Встать пораньше да шагнуть подальше.

Учитель: В физике под работой называют физическую величину, которую можно измерить. В физике изучаютмеханическую работу.

Рассмотрим примеры (Приложение 1).

После просмотра каждого слайда учащиеся отвечают на вопросы.

1. Какие силы действуют на тела?

2. Как изменяется положение тел под действием сил?

а) Поезд движется под действием силы тяги электровоза.
б) При выстреле из ружья сила давления пороховых газов перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.
в) Корабль движется под действием ветра.
г) Воздушные шары поднимаются вверх под действием Архимедовой силы.

После обсуждения слайдов учащиеся делают выводы.

Вывод 1: Из этих примеров видно, что под действием силы тело перемещается (Приложение 1).

3. Объяснение нового материала

Демонстрация опытов (в проведении демонстрации участвуют учащиеся, после каждого опыта делают выводы)

Опыт 1. Тележку, нагруженную гирей, перемещают на некоторое расстояние. Действующую на тележку силу измеряют динамометром (рис. 1).

Опыт 2. Гирю поднимают на некоторую высоту. Силу, действующую на гирю, измеряют динамометром (рис. 2).

Вывод 2 (делается после демонстрации опытов 1, 2): Механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы.

Опыт 3. К тележке, нагруженной гирей, прикладывают силу, недостаточную для того, чтобы вызвать движение тележки (рис. 3).

Опыт 4.На гирю, подвешенную к пружине, действует сила упругости пружины. Но гиря не перемещается (рис. 4).

Вывод 3 (делается после демонстрации опытов 3, 4): Если есть сила, а нет перемещения, то нет и работы.

Опыт 5. Тележка по инерции перемещается на некотором участке гладкой поверхности.

Вывод 4 (делается после демонстрации опыта 5): А = 0, т.к. результирующая сила F = 0. Без действия на тело силы не может быть и работы. Механическая работа совершается тогда, когда на тело действует сила и оно движется.

Опыт 6. Нагруженная тележка под действием силы перемещается сначала на расстояние 0,5 м, а затем под действием той же силы на расстояние 1 м.

Опыт 7. Нагруженная тележка под действием силы перемещается на 1 м. Фиксируют значение силы, совершающей работу. Нагрузку тележки увеличивают и опыт повторяют. Динамометр отмечает возросшее значение силы.

Вывод 5 (делают учащиеся после демонстрации опытов 6, 7): Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути.

Учитель: Условились измерять механическую работу произведением силы на путь, пройденный по направлению этой силы:

работа = сила ^. путь

Для нахождения работы используют формулу: (Приложение 1).

За единицу работы принимают работу, совершаемую силой в 1 Н, на пути, равном 1 м. Единица работы — джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля. 
1 Дж = 1 Н • м. Используются также и килоджоули (кДж).

1 кДж = 1000 Дж. 1 Дж = 0,001 кДж.

Выступление учащегося. Сообщение о Джоуле (Приложение 1).

Формула А = F · S применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела. Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу.

Работа силы тяжести (Приложение 1).

а) если тело движется вверх, то А б) если тело движется вниз, то А 0.

Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу: А = — Fтp • S.

Мех. работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело уменьшает скорость движения. 
Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает, работа равна нулю: А = 0.
В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом — работа.

Умственная работа. А = 0

4. Выполнение практической работы

Учащиеся выполняют экспериментальное задание на индивидуальных рабочих листах (Приложение 1), результаты заносят в таблицу.

Экспериментальное задание

Учащиеся работают на «Рабочем листке» (Приложение 2).

Измерение работы при подъеме тела и при горизонтальном перемещении его на такое же расстояние

Цель работы: самостоятельно выяснить как надо правильно рассчитывать величину работы, когда тело перемещается по горизонтальному пути.

Оборудование: лента измерительная, динамометр, трибометр, набор грузов.

Ход работы.

Сначала к крючку динамометра, который учащиеся держат в руке, прицепляют брусок и определяют его вес, например, 0,50 ± 0,05 н. Затем поднимают брусок равномерно вверх на высоту 50 см ± 1 см, т. е. на высоту линейки трибометра, заранее измеренной лентой. Вычисляют величину совершенной работы: А₁ = 0,50 Н • 0,50 м = 0,25 Дж.

Эта работа была совершена по преодолению силы тяжести.

После этого кладут линейку на. стол и с помощью динамометра перемещают брусок равномерно вдоль линейки на такое же расстояние, как и в первом случае. Замечают по динамометру силу тяги, которая развивалась при этом, например, 0,10 Н ± 0,05 Н. Зная силу тяги и путь, снова вычисляют работу: А = 0,10 Н • 0,50 м = 0,05 Дж.

Эта работа была совершена, по преодолению силы трения, а не силы тяжести.
Затем повторяют опыт еще 2—3 раза, нагружая брусок постепенно грузами в 1Н, 2Н и 3Н, и каждый раз вычисляют работу силы тяги.
Сравнивают полученные результаты и делают вывод, что работа, совершенная при подъеме груза, во всех случаях значительно больше работы при передвижении этого груза на такое же расстояние по горизонтальному пути.

5. Закрепление темы (Приложение 1).

1. На рисунке изображены три бруска, первый из которых покоится, второй движется по инерции без трения, третий движется под действием силы F (трение отсутствует). В каком из перечисленных случаев совершается механическая работа?

2. Упр., задание № 2. По гладкому горизонтальному льду катится стальной шарик. Допустим, что сопротивление движению шарика (трение о лед, сопротивление воздуха) отсутствует. Совершается ли при этом работа? (Здесь обсуждается то, что по горизонтали никакие силы не действуют на шарик. Работа по перемещению шарика равна нулю, 
т.к. F = 0, то и А = Fs = 0)

Далее обсуждаются такие вопросы:

а) Какие силы действуют на шарик по вертикали и чему равна их равнодействующая?
б) Меняется ли скорость шарика по модулю и по направлению?
в) Почему шарик движется? (В результате обсуждения формулируется вывод о том, что причиной равномерного и прямолинейного движения шарика является не действие на него какой-либо силы, а наличие у него начальной скорости и отсутствие сил, препятствующих движению.)

3. Задача: Вычислите работу, совершаемую при подъеме бетонной плиты объемом 0,5 м³ на высоту 15 м. Плотность бетона 2300кг/ м³.

4. Одинаковую ли работу совершают мальчики при равномерном перемещении на одном и том же пути?

5. Используя данные рисунка, определите механическую работу по перемещению бруска.

6. Подведение итогов. Выставление оценок

7. Домашнее задание

§ Ответить на вопросы в конце параграфа. Определить работу силы тяжести при подъёме портфеля.
Подготовить высказывания, пословицы, поговорки о работе, труде.