Урок 1. Механічна робота. Одиниці роботи.

Мета: сформулювати визначення роботи, назвати одиниці її вимірювання, розвивати уміння здійснювати обчислення за формулою роботи, виховувати позитивне відношення до праці, повагу один до одного і дбайливе відношення до результатів праці кожного.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Обладнання: карточки, малюнки, досліди по переміщенню бруска по

                        горизонтальній поверхні, підняття вантажів різної маси.

Хід уроку

1.     Активізація опорних знань ( 4 хв ).

Розглянувши тему „Взаємодія тіл”, ви дізналися про причини зміни швидкості руху тіла, причини зміни форми і об’єму тіл. Вивчаючи цю тему, ви познайомилися з різними видами сил, помітили, що під час взаємодії, тіла діють одне на одного з певною силою, змінюючи швидкість тіла, навчилися користуватися простими механізмами. Логічним продовженням цієї теми є вивчення розділу фізики , в якому розглядається робота та енергія.

2.     Вивчення нового матеріалу ( 25 хв ).

Учням пропонується заслухати невеликий текст.

  Група вчених працювала над питанням створення нової установки для виконання роботи  у важкодоступному місці. Досконалий  робот міг виконувати завдання, поставлене людиною, в умовах високої температури. За рахунок згоряння великої кількості палива, теплова електростанція забезпечувала багато населених пунктів електроенергією. Про такі повідомлення дізнавався хлопчик, читаючи газету і тримаючи важку сумку на зупинці.

* Скажіть, коли в даних випадках виконувалась робота? 

Учні висловлюють різні думки. Вчитель коментує кожну з них.

У повсякденному житті досить часто ми вживаємо слово „робота”, розуміючи під ним, виконання якоїсь корисної дії людиною чи пристроєм. Така діяльність потребує певних зусиль: чи це буде підняття вантажу, чи розв’язування важкої задачі. Але, вивчаючи фізику, ми вводимо поняття роботи, розуміючи під ним „механічну роботу” або роботу певної сили. Буксир тягне баржу, діючи на неї силою тяги, на баржі лежить важкий вантаж, який тисне на неї. На баржу і буксир діє сила опору води, а також виштовхувальна сила. З цих сил механічну роботу виконує сила тяги, бо баржа рухається в напрямі дії сили, сила тиску роботи не виконує, бо в напрямі дії цієї сили баржа і буксир не рухаються. Механічна робота буде виконана більша, якщо баржа пройде більшу відстань, пункт призначення буде на великій відстані від місця відплиття. Також більша буде виконана робота, якщо перевезено буде додатковий вантаж, при цьому треба збільшити силу тяги. Робимо висновок, що механічна робота залежить від значення сили та шляху, який пройде це тіло під дією певної сили. Залежність спостерігається прямо пропорційна.

Формулюємо визначення механічної роботи:

Механічна робота – це фізична величина, яка дорівнює добутку сили на шлях, що пройдений тілом у напрямку цієї сили. A=Fl                                             A – робота (  Дж )                                                       F  -  сила (Н)                                                        l - шлях ( м )

Одиниця роботи Дж – джоуль, названа на честь англійського вченого Джеймса Прескотта Джоуля ( 1818 – 1889 ).

1Дж – це механічна робота, яку виконує сила 1Н під час переміщення тіла на 1м у напрямку дії сили.

1Дж = 1Н·1м

Проаналізуємо формулу роботи:

1)    якщо F ≠ 0 і S ≠ 0, то А ≠  0; 2)    якщо F = але S ≠0, то А = 0; 3)    якщо F ≠ 0, але S = 0, то А = 0.

Наприклад, тіла, які лежать на столі, чинять тиск на стіл, але роботи не виконують. Якщо на тіло діють інші тіла і воно рухається по інерції, то при цьому не виконується механічна робота, бо в цьому випадку є переміщення, але немає діючої сили.

* Яких же значень може набувати механічна робота?

Розглядаємо заготовлені малюнки.

Знаємо, що сила і переміщення мають напрям, але робота напряму не має, проте вона може бути: додатною, від’ємною або дорівнювати нулю – залежно від того куди напрямлена сила відносно напрямку  руху самого тіла.

1.     Якщо напрям сили збігається з напрямом руху тіла, то механічна робота – додатна ( сила „прискорює”  рух тіла ). (а)

2.     Якщо напрям сили протилежний напряму руху тіла, то механічну роботу вважають від’ємною ( сила „гальмує” рух тіла). (б)

3.     Якщо напрям сили перпендикулярний до напряму руху тіла, то сила роботи не виконує, тобто дорівнює нулю. (в)

Роздаються карточки на визначення значення механічної роботи.

Наприклад:

            * Автобус їде по прямолінійній дорозі. На нього діють сили: сила тяжіння, сила реакції опори, сила опору рухові, сила тяги двигунів. Визначити значення роботи.

            * Заєць, побачивши вовка, почав тікати, прикладаючи більше зусилля на лапи, пил від його бігу став особливо великим, коли він різко загальмував. Які сили діють на зайця і яке вони мають значення?

3.     Закріплення матеріалу: ( 10 хв)

Розв’язування задач: клас ділиться по рядам на три групи, кожній групі пропонується по чотири завдання, різної складності, керівник групи розприділяє завдання між членами групи, враховуючи можливості учнів. потім завдання виконують учні біля дошки, а кожна група записує в зошит розв’язання за своїм представником.

Карточка №1. 1. Записати в СІ величини:

                        5 кДж, 800 мДж, 4 МДж , 700 кН, 7,5 МН, 6000 мН.

                         2. Сила тяги скутера 800Н, хлопчик проїхав на ньому

                        2 км. Визначити, яку роботу здійснила сила тяги.

                              3. Яку роботу треба виконати, щоб підняти з ями

                              глибиною 5м, вантаж масою 20 кг?

                               4. Яка маса каменю, що підняли з дна озера, глибиною 

                                    3м, якщо при цьому була виконана робота 900 Дж,

                                   густина каменя 3000кг/м³?

Карточка №2. 1. Записати в СІ величини:

                        4 кДж, 200 мДж,  5 МДж , 900 кН, 6,5 МН, 3000 мН.

                         2. Сила тяги мотоцикла 1300Н, хлопчик проїхав на  

                         ньому 6 км. Визначити, яку роботу здійснила сила тяги.

                              3. Яку роботу треба виконати, щоб підняти з ями

                              глибиною 6м, вантаж масою 14 кг?

                               4. Яка маса каменю, що підняли з дна річки, глибиною 

                                    2м, якщо при цьому була виконана робота 600 Дж,

                                   густина каменя 3000кг/м³?

Карточка №3. 1. Записати в СІ величини:

                        7 кДж, 900 мДж, 3 МДж , 200 кН, 5,5 МН, 7000 мН.

                         2. Сила тяги машини 1800Н, чоловік проїхав на ньому

                        12 км. Визначити, яку роботу здійснила сила тяги.

                              3. Яку роботу треба виконати, щоб підняти з ями

                              глибиною 1м, вантаж масою 2500 г?

                               4. Яка маса каменю, що підняли з дна басейну,

                              глибиною   4м, якщо при цьому була виконана робота  

                              1900 Дж, густина каменя 3000кг/м³?

4.     Підсумок уроку( 5 хв)

1.     Яка фізична величина описує взаємодію тіл?

2.     Яким є основний наслідок дії сили?

3.     Від чого залежить значення роботи?

4.     Які умови необхідні для виконання механічної роботи?

5.     Домашнє завдання: § 26 Вправа №26 (4, 7), експериментальне завдання.