Механическая работа

Тема урока: «Механическая работа»

Тип урока: Урок изучения нового материала и первичного закрепления.
Дидактическая цель урока: обеспечить в ходе урока повторение, усвоение и закрепление нового материала.
Цель урока:
Образовательная:
сформировать у учащихся научное понятие механической работы, единицах измерения работы;
вывести формулу работы (при условии, что сила и перемещение направлены вдоль одной прямой);
исследовать условия, при которых работа положительна, отрицательна, равна нулю;
осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний, умений;
интересными формами урока способствовать усвоению основного материала, правильного образного мышления, отработать навыки работы с физическими приборами, умение ставить опыты.
Развивающая:
способствовать развитию познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в ходе урока и при выполнении домашнего задания с использованием различных источников информации и современных информационных технологий;
создать условия для развития творческих и исследовательских навыков, формировать умения выделять главное, сопоставлять, делать выводы; развивать речь, совершенствовать интеллектуальные способности; решать тренировочные задачи.
Воспитательные:
способствовать формированию научного мировоззрения, учить находить прекрасное в результатах трудовой деятельности, показать необходимость сотрудничества в процессе совместного выполнения заданий, уважения к мнению оппонента, способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу.
Задачи урока:
Знать: определения механической работы, обозначения физических величин; выяснить, когда совершается положительная работа, отрицательная и равная нулю; формулы: для нахождения работы; равнодействующей силы; перемещения тела.
Уметь: решать расчетные задачи, используя формулу механической работы, переводить единицы, научиться делать самоанализ урока.
Формы организации работы детей: Индивидуальная, фронтальная, групповая.
Формы организации работы учителя:
проверка ранее изученного материала, организация восприятия новой информации
постановка цели занятия перед учащимися;
обобщение изучаемого на уроке и введение его в систему ранее усвоенных знаний.
Оборудование: компьютер или ноутбук для учителя, мультимедийный проектор, экран, тележка, динамометр, набор грузов.
«Мы истинно свободны, когда сохранили способность рассуждать самостоятельно». Цицерон

Ход урока
1. Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Садитесь.
2. Подготовка к восприятию нового материала:
Учитель: Ребята! Мы продолжаем знакомиться с вами с новыми понятиями в физике, открывать для себя, что - то новое, интересное. А сколько еще интересного и не исследованного вокруг? Интерес ко всему неизведанному возникает, когда человек трудиться сам. Готовы, настроились на урок. Проверьте, все ли у вас на месте: книги, тетради, ручки.

Начнем сегодняшний урок со следующего стихотворения:
Хоть выйди ты не в белый свет, а в поле за околицу,

Когда идешь за кем-то в след, дорога не запомнится.

За то куда б ты не попал, и по какой распутице

Дорогу ту, что сам искал, вовек не позабудется!

Вы сегодня поможете мне найти новые знания. Поможете? Хорошо. Т.е. вы готовы к работе? Интересно. Нас ждет работа. Кто мне скажет, как вы понимаете слово «работа»?
Что же нас ждет?

Ученик: Работа-это какое-либо движение, какое-либо действие; выполнение какого-либо задания;

Учитель: Как вы еще понимаете слово «работа»?

Ученик: Работа-это любой полезный труд.
Учитель: Молодцы. Вы правильно высказали свое понятие о работе. Давайте обратимся к словарю В. Даля. Из словаря Даля на слайде написано, я воспроизвожу:
Работа - «труд, занятие, дело, упражненье, деланье.
Учитель: Какие вы знаете поговорки о работе?
Ученик: Работа мастера боится
Есть работа, есть и хлеб
Учитель: Замечательно. Вы очень много поговорок знаете.

С горы вскачь, а в гору хоть плачь.

Попробуйте вы мне объяснить эту поговорку.

Ученик: Тяжело в учении, легко в бою.

Учитель: Я услышала ваше мнение. Хорошо.

Учитель: Всякий полезный труд: рабочего, ученого… А ученик работает? Тоже работает. Вот это есть работа. Хорошо. Но это работа обыденная. А может вы уже догадались, какую тему мы сегодня будем изучать.

Ученик: Физическая работа, механическая работа,

Учитель: Открываем тетради, пишем число, классную работу и тему сегодняшнего урока «Механическая работа».

Учитель: Давайте мы с вами определим, чем будем заниматься сегодня на уроке. Что бы вы хотели узнать?

Ученик: Мы хотели бы узнать, что такое механическая работа. В чем она измеряется? Где применяют это понятие?

Учитель: Правильно. Вы сегодня узнаете, что такое механическая работа, в чем она измеряется, когда она совершается, когда- нет, и формулу, конечно. Задачки порешаем.

Учитель: Для всего этого нам необходимо вспомнить некоторые изученные темы. Вы мне поможете?

Ученик: Да

Учитель: Давайте, помогайте.

1 вопрос: что является причиной изменения скорости?

Ученик: сила.

2 вопрос: Хорошо. А как заставить тело двигаться?

Ученик: нужно приложить какую-нибудь силу.

Учитель: молодец. А что такое сила?

Ученик: мера взаимодействия тел.

Учитель: какие виды сил вы знаете?

Ученик: сила тяжести, сила упругости, Архимедова сила,…

Учитель: Какой буквой обозначают? Единица измерения.

Ученик: F? H/

Учитель: От чего зависит результат действия силы на тело?
Ученик: Результат действия силы на тело зависит от ее модуля, направления, точки приложения.
Учитель: Молодцы, у вас очень хорошие знания по физике. Вот это понятие нам необходимо на сегодняшнем уроке.

Учитель: Так вот, механическую работу в физику ввел французский ученый Жан Виктор Понселе,

Учитель: А сейчас мы с вами должны выяснить, от каких составляющих зависит механическая работа. Поможете? У вас на столе имеются приборы и карточка с заданием Опыт №1 .

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

Цепляем груз динамометром. А для чего нужен динамометр?

Ученик: Для измерения силы.

Учитель: Кто из них совершил больше работу? Почему?

Ученик: Тот груз, который прошел большое расстояние.

Учитель: Значит, работа от чего зависит? И как она зависит?
Вывод: Работа зависит и от расстояния, чем оно больше, тем больше и работа.

Учитель: Все согласны? Хорошо. Спасибо. Садитесь.

А теперь сделаем 2 опыт.

Опыт 2. Нагруженная 1 тележка(4 груза) под действием силы перемещается на 1 м. Фиксируют значение силы, совершающей работу.

2 тележка с одним грузом перемещают на 1 м. Отмечают показание динамометра.

Учитель: Как вы думаете, они выполнили одинаковую работу?

Ученик: Нет.

Учитель: Почему? Кто выполнил работу больше? Ваше мнение.

Ученик: Тот, у кого больше груза.

Учитель: А какую силу они измеряли динамометром?

Ученик: Силу трения.

Учитель: Молодцы, правильно. Значит, от чего еще зависит механическая работа?

Ученик: От приложенной силы.
Вывод: Чем больше приложенная сила, тем больше и совершенная работа.

Учитель: Давайте проанализируем и сделаем полный вывод: от чего и как зависит работа?

Ученик: Работа зависит от силы и пройденного пути. Чем больше сила, тем больше работа; чем больше пройденный путь, тем больше работа.

Учитель: Как называется такая зависимость?

Учитель: Прямая пропорциональность.

Учитель: Совершенно верно. Молодцы.

Учитель: Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути. Работа обозначается буквой А, сила - F, перемещение - S. Формула работы А = F S.
Механической работой называется физическая величина, равная произведению силы и перемещения тела по направлению действия этой силы
Учитель: Для того. Чтобы выяснить в каких единицах измеряется работа, я предлагаю вам следующую задачу из задачника Григория Остера: 

Однажды физики хотели поручить одному джоулю кое-какую общественную работу. «Да вы за кого меня принимаете?» — закричал возмущенный джоуль.

Учитель: Как вы думаете, что ответили физики?

Физики хором ответили: «В данном случае, мы принимаем тебя за единицу работы». И работу предложили измерять в Дж.

Учитель: В системе СИ: сила измеряется в Н, перемещение в м 
Единица измерения работы в системе СИ: 1 Н×м = 1 Дж. Она названа в честь английского физика Джоуля Джеймса Прескотти (1818—1889г.г)
1 Дж– это работа совершаемая силой в 1 Н. на пути в 1 м
Производные единицы:
1 кДж= 1000Дж;1 МДж = 1000 000Дж; 1Дж =0,001 кДж, 1Дж=0,000001 МДж.  Из формулы для расчета работы можно найти силу а также путь , по известному значению работы А F=A/S; S=A/F

Учитель: Мы еще немножко поговорим, при каких условиях совершается работа, а когда нет? 

Учитель: Посмотрим на слайд и внимательно читаем.

Когда совершается работа?

1. К телу должна быть приложена сила

2. Тело должно перемещаться

3. Сила и перемещение не должны быть перпендикулярны.

Учитель: Увидели, тело двигалось. Например, тело двигалось под действием силы F. Совершала работу сила F. Но на это тело действует другая сила- сила тяжести. Сила тяжести совершала работу?

Ученик: Нет.

Учитель: Почему? Потому что тело не двигалось по направлению действия силы. В данном случае с силой тяжестью работа не совершалась, т.к. они перпендикулярны.

Учитель: Давайте рассмотрим такую ситуацию: человек толкает шкаф, прикладывает большую силу, но шкаф передвигать не может. Есть работа?

Ученик: Нет.

Учитель: Почему?

Ученик: Потому что путь равен 0.

Учитель: Правильно. Замечательный ответ.

Учитель: Следующий вопрос для размышления. Всем известно сила трения. А сила трения совершает работу? Что такое сила трения? Куда она направлена?

Ученик:

Учитель: Мы тянем сани. Если рассчитать работу силы тяги, то чему она равняется? Работа силы трения? Работа силы тяжести?

Ученик:

Учитель: Теперь давайте поговорим про работу силы тяжести. На этот груз действует сила тяжести. Чему она равна?

Ученик: 1 Н.

Учитель: Я подниму этот груз наверх 1 м. Чему будет равна работа? Она больше нуля или меньше нуля?

ФИЗМИНУТКА.   "Гимнастику для глаз" 
Зажмурьте глаза, а потом откройте их. Повторите 5 раз.
Делайте круговые движения глазами: налево - вверх - направо - вниз - направо - вверх - налево - вниз. Повторите 10 раз.
Вытяните вперёд руку. Следите взглядом за ногтем пальца, медленно приближая его к носу, а потом медленно отодвиньте обратно. Повторите 5 раз.
Посмотрите в окно вдаль 1 минуту.

Видео про движение.

Учитель: Приглашаю двух человек к доске. Предлагаю для размышления еще один эксперимент. Вот два груза. Один груз поставлю на пол, другой на стол. Один ученик поднимает гирю и поставит на стол, другой перенесет гирю на другой конец стола. Гири тяжелые? Какую работу они совершали? Кто из них совершил большую работу? Все так думают? Какую силу преодолевал, перенося гирю из края стола на другой край?

Ученик: Силу тяжести.

Учитель: А сила тяжести направлена куда?

Ученик: Вниз.

Учитель: А двигался он впрапво –влево. Значит, он не совершал работу. Интересно?

Учитель: Давайте сделаем вывод: Работа может быть больше нуля, меньше и равной нулю. 

А 0, если направление движения тела совпадает с направлением действия силы на него.
А А = 0, если на тело не действуют силы или перемещение тела равно нулю, а также, если направление движения перпендикулярно направлению действия силы.

Практическая работа в группах

Учитель: задача следующая. Качественные задачи.(устно)

5. Закрепление изученного материала:

2. Решение задач:
1. Петя, масса которого 35 кг, залез на самую верхушку берёзы, высота которой 12 м. Какую механическую работу совершил Петя?

7. Самопроверки знаний 
Тест:
1. Какую работу изучают в физике?

А. труд рабочего; Б. труд инженера; В. механическую работу

2. Дополните предложение "Механическая работа совершается только тогда, когда

А. ... на тело действует сила. Б. ... тело движется. В. ... на тело действует сила и оно движется под действием этой силы.

3. В каком из перечисленных случаев совершается механическая работа?

А. Шарик катится по гладкому горизонтальному столу равномерно. Б. Автопогрузчик поднимает груз  В. Кирпич лежит на земле

4. Как обозначается механическая работа?

А. F Б. S. В. A.

5. Для того, чтобы вычислить механическую работу, надо...

А. силу умножить на путь. Б. сложить силу и путь В. путь поделить на силу.

6. В каких единицах измеряется механическая работа?

А) Н  Б) Па. В) Дж

7. В каком случае сила совершает положительную работу? 

А) Если направление действия силы совпадает с направлением движения тела.

 Б) Если направление действия силы противоположно направлению движения тела В) Работа всегда имеет положительное значение.

8. Может ли сила совершать отрицательную работу?

 А) Не может. Б) Может, если направление силы, действующей на тело, противоположно направлению движения. В) Может, если тело не движется

9. Может ли механическая работа равняться нулю?

А) Не может Б) Может, если направление силы, действующей на тело, противоположно направлению движения. В) Может, если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения

10. Вычислите работу, которая совершается при перемещении тела на 4 м под действием силы 12 Н

А)16 Дж  Б)48 Дж В) 4 Дж
Проверка 1. В 2. В 3. Б 4. В 5.А 6.В 7. А 8. Б 9В 10 В
Учитель: Ответы вам предлагаются, и вы сами можете оценить свою работу:
 0 ошибок – 5
1-2 ошибки - 4
3-4 ошибки – 3
5 -6 ошибок – 2

8.Итог урока.
Учитель: Сегодня на уроке мы познакомились с новой физической величиной –механической работой. Узнали, в каких единицах выражают работа, какие условия необходимы для совершения работы. Когда совершается положительная работа, когда отрицательная и когда работа равна нулю.
Учитель: Достигли мы цели, какую поставили в начале урока?
Ученики: изучили работу, единицы измерения работы; выяснили какие необходимые условия должны выполняться для совершения механической работы; научились решать качественные и количественные задачи; обобщили знания работе, закрепили изученный материал; проверили и закрепили полученные знания.
9. Домашнее задание к следующему уроку.
§ 53; Упр.28 (1,2,3,4 ).

10. Рефлексия. 

Ваше настроение в конце урока: Проанализируйте, пожалуйста, «движение» своих мыслей, чувств, ощущений, которые возникли у вас в течение урока:

Учитель: Ребята! В заключение хочу сказать. Физик видит то, что видят все: предметы и явления. Он также как и все восхищается красотой и величием мира, но за этой всем доступной красотой ему открывается еще одна красота закономерностей в бесконечном разнообразии вещей и событий.
Любите, дети, физику! Она всегда, везде. Поможет вам в умении. И в жизни, и в труде!

Рабочий лист №1

Цель опыта: выяснить, от каких величин зависит совершенная работа.

Опыт 1. 

1. На брусок положите груз. К крючку динамометра прицепите брусок с грузом и с помощью динамомет­ра перемещайте брусок равномерно на расстояние 0,5 м. При этом фиксируйте показание динамометра. Запишите измеренные величины в таблицу.

2. А затем этот же брусок с грузом перемещайте равномерно на расстояние 1 м. При этом фиксируйте показание динамометра. Запишите измеренные величины в таблицу.

Сравнивайте полученные показания и сделайте вывод.

Вывод: (сравнить полученные результаты и сделать вывод о том, от каких величин зависит совершенная работа.)

Опыт 2.

1) На брусок положите 4 груза. К крючку динамометра прицепите брусок с грузом и с помощью динамометра перемещайте брусок равномерно на расстояние 1 м. При этом фиксируйте показание динамометра. Запишите измеренные величины в таблицу.

2) На брусок положите 1 груз. К крючку динамометра прицепите брусок с грузом и с помощью динамометра перемещайте брусок равномерно на расстояние 1 м. При этом фиксируйте показание динамометра. Запишите измеренные величины в таблицу

Сравнивайте полученные показания и сделайте вывод.

Вывод: (сравнить полученные результаты и сделать вывод о том, от каких величин зависит совершенная работа.)

Рабочий лист (к экспериментальному заданию)№2

Фамилия, имя учащегося________________

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

Цель: рассчитать величину работы, когда тело перемещается по горизонтальному пути и вертикально.

Оборудование: 1) лента измерительная, 2) динамометр, 3) трибометр, 4) брусок

Ход работы:

1. К крючку динамометра прицепить брусок и определить его вес. ( F тяж =Р)

2. Затем поднять брусок равномерно вверх на высоту (примерно 50 см ± 1 см), т. е. на высоту линейки трибометра, зара­нее измеренной лентой. Вычислить величину совершенной ра­боты. 

Эта работа была совершена по преодоле­нию силы тяжести.

3. 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.

4. Зная силу тяги и путь, снова вычисляют работу.

Эта работа была совершена, по преодолению силы трения, а не силы тяжести.

Вывод: Сравнить полученные результаты и сделать вывод о том какая из работ больше (работа, совершенная при подъеме груза или работа при передвижении этого груза на такое же расстояние по горизонтальному пути).

Самопроверки знаний 

1. Какую работу изучают в физике?

А. труд рабочего; Б. труд инженера; В. механическую работу

2. Дополните предложение "Механическая работа совершается только тогда, когда

А. ... на тело действует сила. Б. ... тело движется. В. ... на тело действует сила и оно движется под действием этой силы.

3. В каком из перечисленных случаев совершается механическая работа?

А. Шарик катится по гладкому горизонтальному столу равномерно. Б. Автопогрузчик поднимает груз  В. Кирпич лежит на земле

4. Как обозначается механическая работа?

А. F Б. S. В. A.

5. Для того, чтобы вычислить механическую работу, надо...

А. силу умножить на путь. Б. сложить силу и путь В. путь поделить на силу.

6. В каких единицах измеряется механическая работа?

А) Н  Б) Па. В) Дж

7. В каком случае сила совершает положительную работу? 

А) Если направление действия силы совпадает с направлением движения тела.

 Б) Если направление действия силы противоположно направлению движения тела В) Работа всегда имеет положительное значение.

8. Может ли сила совершать отрицательную работу?

 А) Не может. Б) Может, если направление силы, действующей на тело, противоположно направлению движения. В) Может, если тело не движется

9. Может ли механическая работа равняться нулю?

А) Не может Б) Может, если направление силы, действующей на тело, противоположно направлению движения. В) Может, если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения

10. Вычислите работу, которая совершается при перемещении тела на 4 м под действием силы 12 Н

А)16 Дж  Б)48 Дж В) 4 Дж

Ф.И. ученика____________________________________________

Самооценка

Ф.И. ученика____________________________________________

Самооценка

Ф.И. ученика____________________________________________

Самооценка

Ф.И. ученика____________________________________________

Самооценка