Мощность

Цель урока: Знакомство с мощностью как новой физической величиной;

Задачи урока:

• познавательная: получить знания о мощности как о физической величине;
• развивающая: применять знания по физике в окружающем мире; применять теоретические положения и законы при решении задач;
• воспитательная: развивать познавательные интересы.

Тип урока: комбинированный урок.

Оборудование: компьютер, проектор (презентация).

Фронтальный эксперимент: подъем бруска с разной скоростью (оборудование: брусок).

Ход урока

I. Организационный этап

Приветствие.

Ст. «Повторяй-ка»

1. Фронтальный опрос.

1. В каком случае совершается механическая работа?
2. Какой буквой обозначается работа?
3. Как можно рассчитать работу? По какой формуле?
4. В каких единицах выражается работа?

2. Качественная задача. Дайте ответ на вопрос:

Грузчик у стены стоит,
На плечах мешок лежит.
Дайте поскорей ответ:
Он работает иль нет?

Ответ: механическая работа не совершается, т.к. грузчик стоит. Но совершается работа, процессами, происходящими в его организме, т.е. немеханическая работа, а это уже вопросы по биологии человека.

3. Количественная задача, задача, содержащая исторический компонент.

Масса космического корабля, запущенного в 1962 г., на борту которого находился космонавт Николаев А.Г., 4500 кг. Корабль был поднят на высоту 200 км и выведен на орбиту. Какую работу совершили двигатели ракеты только для подъема корабля на такую высоту?

А для чего необходимо знать эту работу?

Для того, чтобы рассчитать мощность двигателя, сколько необходимо затратить энергии, топлива. Ведь для того, чтобы ракета была выведена на орбиту, ей необходима большая скорость 7,9 км/с, так называемая, первая космическая скорость.

II. Этап проверки подготовки к уроку

Ст. «Проверяй-ка»

Выполнение теста.

Тест по теме «Работа. Единицы работы»

Вариант I

1. Укажите, в каком из перечисленных случаев совершается механическая работа.
   А. На столе стоит гиря.
   Б. На пружине висит груз.
   В. Трактор тянет прицеп.

2. Укажите единицы измерения, которые не являются единицами измерения работы.
   А. кДж.
   Б. МДж.
   В. Дж.
   Г. Нм.
   Д. Н.

3. Бочка заполнена водой. Пользуясь ведром, ровно половину воды из бочки вычерпала девочка, оставшуюся часть воды – мальчик. Одинаковую ли работу совершили девочка и мальчик?
   А. Мальчик совершил большую работу, чем девочка.
   Б. Девочка совершила большую работу, чем мальчик.
   В. Одинаковую.

4. Определите работу, совершаемую при подъеме груза весом 4 Н на высоту 4 м.
   А. 8 Дж.
   Б. 1 Дж.
   В. 16 Дж.

5. Альпинист поднялся в горах на высоту 2 км. Определите механическую работу, совершенную альпинистом при подъеме, если его масса вместе со снаряжением равна 85 кг.
   А. 1,7 МДж.
   Б. 100 кДж.
   В. 170 Дж.
   

Вариант II

1. Укажите, в каком из перечисленных случаев совершается механическая работа.
   А. Вода давит на стенку сосуда.
   Б. Мальчик поднимается вверх по лестнице.
   В. Кирпич лежит на столе.

2. Для вычисления работы надо силу …
   А. умножить на площадь.
   Б. разделить на площадь.
   В. умножить на путь.
   Г. разделить на путь.

3. По наклонному желобу скатываются деревянный и стальной шарики одинакового объема. Одинаковую ли работу совершит сила тяжести при скатывании каждого из этих шаров?
   А. При скатывании деревянного шара совершается большая работа.
   Б. При скатывании стального шара совершается большая работа.
   В. Одинаковую.

4. Вычислите работу, произведенную силой 20 Н, если расстояние, пройденное телом по направлению действия этой силы, равно 20м.
   А. 20 Дж.
   Б. 10 Дж.
   В. 400 Дж.

5. При помощи подъемного крана подняли груз массой 3 т на высоту 10 м. Какая при этом совершается работа?
   А. 300 кДж.
   Б. 30 кДж.
   В. 3 кДж.

Ответы:

Взаимопроверка и самооценка.

III. Мотивационный этап

Ст. «Знай-ка»

(Слайд 16)

«И вечный бой! Покой нам только снится
Сквозь кровь и пыль…
Летит, летит степная кобылица
И мнет ковыль…
И нет конца! Мелькают вёрсты, кручи…
Останови! …Покоя нет! Степная кобылица несется вскачь!»
А.Блок «На поле Куликовом» (июнь 1908 г.)

(Слайд 17)

1. Как вы думаете, почему мы сегодня вдруг заговорили о лошадях на физике?
2. Какое отношение могут иметь лошади к физике?
3. С какой физической величиной связана лошадь?

Чтобы ответить на эти вопросы давайте выполним следующее задание.

Задание 1. Учащимся предлагается поднять брусок на высоту стола сначала быстро, а затем медленно. Выясните, есть ли отличия в совершенной работе.

Задание 2. Рассмотрите рисунок и ответьте: (Слайд 18)

1. Кто быстрее человек или подъемный кран поднимет весь груз на высоту?
2. Приведите примеры из собственного опыта, иллюстрирующие ситуацию, когда одна и та же работа совершатся за разное время.

(Одинаковую ли работу совершат лошадь и трактор при вспашке участка, если ширина и длина участков одинаковы? Или одинаковую ли работу совершат человек и экскаватор при рытье траншеи, если ширина, глубина и длина траншей одинаковы? Есть ли отличия в совершенной работе?)

Чтобы характеризовать быстроту совершения работы в технике используют физическую величину – мощность.

Мощность – это и есть тема нашего урока. Запишем ее в тетрадь.

(Слайд 19 и ссылки по слайдам 20-23, 35-36)

Действительно, мощность двигателей автомобилей, транспортных средств до сих пор измеряют в лошадиных силах. Сегодня на уроке мы с вами узнаем всё о мощности с точки зрения физики. Давайте подумаем вместе и определим, что мы должны знать о мощности, как о физической величине.

(Слайд 20)

Существует план изучения физических величин:

1. Определение;
2. Вектор или скаляр;
3. Буквенное обозначение;
4. Формула;
5. Единица величины;
6. Прибор для измерения.

Этот план и будут целью нашего урока.

Начнем с примера из жизни. Вам необходимо набрать бочку воды для полива растений. Вода находится в колодце. У вас есть выбор: набрать при помощи ведра или при помощи насоса. Напомню, что в обоих случаях механическая работа, совершенная при этом будет одинаковой. Конечно же, большинство из вас выберут, насос. (ссылка на Слайд 35)

Мощность – это физическая величина, характеризующая быстроту выполнения работы.

• Скаляр, т.к. не имеет направления.
• Обозначается буквой N.
• [N] = [1 Дж/с] = [1 Вт ]
• Ваттметр – прибор для измерения мощности
•  , где
  N – механическая мощность
  A – работа, совершаемая телом [Дж]
  t – время, за которое совершается работа [с]

Единица величины

1 Вт равен мощности, при которой за время 1 с совершается работа в 1 Дж.

Самолеты, автомобили, корабли и другие транспортные средства движутся часто с постоянной скоростью. Например, на трассах автомобиль достаточно долго может двигаться со скоростью 100 км/ч. (Слайд 24)

 Вопрос: от чего зависит скорость движения таких тел?

Оказывается, она напрямую зависит от мощности двигателя автомобиля.

Зная, формулу мощности мы выведем еще одну, но для этого давайте вспомним основную формулу для механической работы.

Учащийся выходит к доске для вывода формулы. (Слайд 25)

Пусть сила совпадает по направлению со скоростью тела. Запишем формулу работы этой силы.

1. 
2. При постоянной скорости движения, тело проходит путь определяемой формулой

Подставляем в исходную формулу мощности: , получаем – мощность.

У нас получилась еще одна формула для расчета мощности, которую мы будем использовать при решении задач.

Эта формула показывает (Слайд 26), что при постоянной мощности двигателя, изменением скорости можно менять силу тяги автомобиля и наоборот, при изменении скорости автомобиля можно менять силу тяги двигателя.

При N = const

• v > , F <.
• v < , F >.

Вопрос. Когда нужна большая сила тяги?

Ответ:

а) При подъеме в гору. Правильно, тогда водитель снижает скорость.
б) При вспашке земли тракторист движется с малой скоростью, чтобы была большая сила тяги. Для этого водитель, тракторист, машинист, токарь, фрезеровщик часто используют коробку передач, которая позволяет менять скорость.

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.

Вопрос: А откуда взялась эта единица мощности? (Слайд 27).

(Слайд 28). Дж. Уатту принадлежит идея измерять механическую мощность в «лошадиных силах». Предложенная им единица мощности была весьма популярна, но в 1948 г. Генеральной конференцией мер и весов была введена новая единица мощности в международной системе единиц – ватт.

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

Эта единица мощности была изъята из обращения с 1 января 1980г.

Примеры мощностей современных автомобилей. (Слайды 29-30).

Различные двигатели имеют разные мощности.

Учебник, стр. 134, таблица 5

Вопрос: А какова мощность человека? (Слайд 31)

Считается, что в среднем мощность человека при спокойной ходьбе равна приблизительно 0,1 л.с. т.е 70-90Вт.

При беге, прыжках человек может развивать мощность во много раз большую, до 730 Вт, а в отдельных случаях и большую.

Вопрос: А чем «живые двигатели» отличаются от механических? (Слайд 32)

Ответ: Тем, что «живые двигатели» могут изменять свою мощность в несколько раз. 

Ст. «Закрепляй-ка»

Решение задач (Слайд 34)

1. Кот Матроскин и Шарик буксировали автомобиль дяди Фёдора до Простоквашино в течение 1 ч, действуя силой 120 Н. Расстояние до Простоквашино 1 км. Какую мощность они при этом развили? Ответ 33,3 Вт.
2. Какую мощность развивает Карлсон, когда поднимает Малыша массой 30 кг на крышу дома высотой 20 м со скорость 2 м/с. Ответ 600 Вт
3. Чебурашка, разгружая машину с апельсинами, совершил работу в 600 Дж за 2 мин. Какую мощность он при этом развил? Ответ 5 Вт

Домашнее задание (Слайд 35)

1. §54
2. Упр. 29 (любые две на выбор)
3. Задание 18 – на дополнительную оценку (на листочках).