Разработка урока на тему "Работа и мощность" по предмету "Основы технической механики"

Учебная дисциплина: Основы технической механики

Тема занятия: Работа и мощность

Цель занятия:

образовательная: создание условий для проявления познавательной активности учащихся при усвоении и закреплении знаний по теме; формирование умений решения технических задач.

воспитательная: воспитание собранности, организованности, самостоятельности, чувства коллективизма, коммуникативности.

развивающая: развитие способностей каждого учащегося, внимания, памяти, технического мышления и воображения, логики, умения анализировать и делать выводы.

Тип занятия: урок комбинированный

Обеспечение занятия:

а) учебно-наглядные пособия: компьютерная презентация

б) раздаточные материалы: задания на повторение «Найди ошибку», 3-х уровневые задания на закрепление, листы само- и взаимооценки выполненных работ.

в) ТСО: проектор, компьютер

Межпредметная связь: физика, математика, устройство автомобиля.

Ход занятия :

I.Организационный момент

Приветствие, проверка посписочного состава, готовности к занятию, сообщение темы, формулирование совместно с учащимися цели занятия, мотивация учащихся.

II.Проверка знаний и умений обучающихся

Повторение темы «Простейшие движения твердого тела». Выполнение заданий «Найди ошибку».

Задание№1

Утверждают, что:

1. Ускорение – это величина, характеризующая в каждый данный момент времени

направление и быстроту движения точки.

2. Вектор скорости всегда направлен вдоль касательной в ту сторону, куда движется

точка.

3. Быстрота изменения модуля скорости характеризуется касательным ускорением

4. Быстрота изменения направления скорости характеризуется нормальным

ускорением

5. Нормальное ускорение направлено по касательной к траектории

Задание№2

Утверждают, что:

1. а_t ≠ 0 а_n =0 равномерное прямолинейное движение

2. а_t = 0 а_n ≠0 равномерное криволинейное движение

3. а_t ≠ 0 а_n =0 неравномерное прямолинейное движение

4. а_t ≠ 0 а_n =0 неравномерное криволинейное движение

III.Содержание и последовательность изложения новой темы

1.Работа и мощность при поступательном движении

1.1. Работа при поступательном движении

Работа постоянной силы F на прямолинейном участке пути s, пройденном точкой приложения силы, определяется по формуле

А = F s cosα,

где α – угол между направлением действия силы и направлением перемещения.

При α=90⁰ cosα = cos90⁰ = 0 и А=0,

т. е. работа силы, действующей перпендикулярно к направлению перемещения, равна нулю.

Если направление действия силы совпадает с направлением перемещения, то

α = 0⁰ cosα = cos0⁰ =1 и А = F s

На точку или на тело обычно действует не одна сила, а несколько, поэтому работа равнодействующей какой-либо системы сил на некотором пути равна алгебраической сумме работ всех сил этой системы на том же пути.

А_R = ∑А_n

Когда система сил уравновешена (тело движется равномерно и прямолинейно), равнодействующая системы сил равна нулю и, следовательно, А_R =0. Поэтому при равномерном прямолинейном движении точки или тела

∑А_n = 0,

т. е. алгебраическая сумма работ уравновешенной системы сил на некотором пути равна нулю.

При этом силы, работа которых положительна, называются движущими.

Силы, работа которых отрицательна, называются силами сопротивления. Например, при движении тела вниз – сила тяжести – движущая сила и её работа положительна

А = m g H

H – перепад высот

При движении тела вверх его сила тяжести является силой сопротивления и работа силы тяжести при этом отрицательна

А = -m g H

Из этого следует важный вывод: работа силы тяжести на замкнутом пути равна нулю

Единицей работы служит:

в системе СИ

1 джоуль (Дж) = 1Н 1м = 1 Н м

в системе МКГСС (технической)

1кГ 1м = 1 кГ м

1.2.Мощность при поступательном движении

Мощность, развиваемая при работе постоянной силы, определяется по формуле

N = А/t или N = F s cosα/t

Если при определении работы силы F скорость движения точки V= s/t остается постоянной, то

N = F V cosα

Единицей мощности служит:

в системе СИ

1 ватт (Вт) =1 Дж/1с=1Дж/с

В системе МКГСС (технической) – 1 кГ м/с

При использовании технической системы единиц мощность обычно измеряют в лошадиных силах (л.с.)

1 л.с.=735,499 Вт

2.Работа и мощность при вращательном движении

2.1. Работа при вращательном движении

При вращательном движении тела движущим фактором является пара сил. Рассмотрим диск 1 (приложение 1), могущий свободно вращаться вокруг оси 2. Если к точке А на ободе диска приложить силу F (направим её вдоль касательной к боковой поверхности диска; направленная таким образом сила называется окружным усилием), то диск станет вращаться. Вращение диска обусловлено появлением пары сил. Сила F, действуя на диск, прижимает его в точке О к оси (сила F_{давл ,} приложенная к оси 2) и возникает реакция оси (сила F_ркц), приложенная так же, как и сила F, к диску. Так как все эти силы численно равны между собой и линии их действия параллельны, то силы F и F_ркц образуют пару сил, которая и приводит диск во вращение.

Как известно, вращающее действие пары сил измеряется её моментом, но момент пары сил равен произведению модуля любой из сил на плечо пары, поэтому вращающий момент

М_вр = М_пары = М₀ (F) = F ОА

Работу при вращательном движении производят пары сил.

Величина работы пары сил измеряется произведением момента пары (вращающего момента) на угол поворота, выраженный в радианах:

А = М_вр φ

2.2.Мощность при вращательном движении

Мощность при вращательном движении

N = А/t = М_вр φ/t

Если тело вращается с постоянной угловой скоростью, то, заменив φ/t = ω, получим

N= М_вр ω

Мощность того или иного двигателя – величина постоянная, поэтому

М_вр= N/ω,

 т. е. вращающий момент двигателя обратно пропорционален угловой скорости его вала.

Это означает, что использование мощности двигателя при различных угловых скоростях позволяет изменять создаваемый им вращающий момент. Используя мощность двигателя при малой угловой скорости, можно получить большой вращающий момент.

Так как угловая скорость вращающейся части двигателя (ротора электродвигателя, коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания и т. п.) при его работе практически не изменяется, то между двигателем и рабочей машиной устанавливается какой-либо механизм (редуктор, коробка скоростей и т. п.), могущий передавать мощность двигателя при различных угловых скоростях.

Поэтому формула, выражающая зависимость вращающего момента от передаваемой мощности и угловой скорости, имеет очень важное значение.

3.Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия (к.п.д.) при совершении работы можно определить как отношение работ или соответствующих мощностей

η=А_пол /А или η= N_пол / N

А_пол - полезная работа

А – вся произведенная работа

IV. Закрепление нового материала, формирование умений и навыков

1.Решение задач

Задача №1 – фронтально и удоски

Автомобиль весом 500кг движется со скоростью 72 километра в час по прямой горизонтальной дороге. Определить его мощность, если сопротивление движению составляет 20% его веса.

Задача №2 – при первой скорости – фронтально и у доски; при второй и третьей – индивидуально.

Мощность трактора – 10л.с. Вычислить силу его тяги при каждой из скоростей, если

первая скорость 2,45 км/ч

вторая скорость 5,52 км/ч

третья скорость 11,32 км/ч

2.Выполнение разноуровневых заданий – индивидуально. Оценивание – по вариативной пятибалльной системе.

Минимальный уровень сложности (фон-зеленый)		Средний уровень сложности (фон-желтый)		Высокий уровень сложности (фон-красный)
полученная оценка	оценка в журнал	полученная оценка	оценка в журнал	полученная оценка	оценка в журнал
5	4	5	5	5	5
4	3	4	4	4	5
3	3	3	3	3	4

Задание №1

Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить работу силы тяжести при планировании самолета массой 1200 кг из точки А в точку В.

Задание №2

Определить вращающий момент электродвигателя мощностью 4 кВт при скорости вращения ротора n=1200 об/мин

Задание №3

Какой мощности электродвигатель необходимо поставить на лебедку, чтобы она могла поднимать клеть со строительными материалами общей массой m=1200 кг на высоту 20 метров за 30 секунд?

V. Подведение итогов занятия

Оценка совместно с учащимися учебной деятельности группы

Лист контроля

№ п/п	Фами-лия, имя уч-ся	Выполне-ние задания «Найди ошибку»	Работа у доски	Выполнение З-х- уровневых заданий	Оценка преподавателя	Само- ценка учаще-гося	Взаи- мооценка учащихся (парами)	Итоговая оценка	Прим.
1
2
3
4
5
…

Лист само- и взаимооценки

№	Фамилия, имя уч-ся	Самооценка	Взаимооценка
1
2

Рефлексия:

Оценки:

VI. Домашнее задание: