Педагогика \ Методика преподавания физики в средней школе

Закони збереження. Закони збереження в механіці: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 4

3.  Чому кінцева швидкість останнього ступеня багатоступеневої ракети набагато перевищує кінцеву швидкість, одноступеневої ракети тієї ж маси і з тим самим запасом пального?

4.  Яку силу тяги розвиває реактивний двигун, який викидає щосекунди 10 кг продуктів згоряння палива зі швидкістю 3 км/с відносно ракети? (36: № 23.24)

Розв'язання. Скористаємося другим законом Ньютона в імпульсній формі і знайдемо силу, що діє на продукти згоряння палива, які вики­даються: . Тут — маса продуктів згоряння, що ви­кидаються за час At. Згідно з третім законом Ньютона, сила тяги (сила, з якою продукти згоряння діють на ракету) дорівнює за модулем знайденій силі.

Домашнє завдання

Основне:

1.  К: § 42, 43.

2.  Г: § 19 (19.4).

3.  1)   До стіни прикріплено шланг із насадкою, зігнутою під прямим кутом (див. рисунок).

Зі шланга витікає вода зі швидкістю = 10 м/с. Знайдіть гори­зонтальну складову сили, з якою шланг тисне на стіну. Площа перерізу шланга  = 10 см2. (36: № 23.23)

2) Доведіть, що: а) імпульс системи матеріальних точок до­рівнює добутку маси системи на швидкість центра мас; б) швид­кість центра мас замкнутої системи залишається незмінною. (36: №23.25)      

Додаткове:

1. Ф-9: § 48.

2. 36: N° 23.26.

       .                    УРОК 4/59. МЕХАНІЧНА РОБОТА

Мета уроку: розкрити фізичний зміст поняття роботи.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Демонстрації:  визначення роботи під час переміщення бруска.

План викладу нового матеріалу:1. Що таке механічна робота.

2.  Робота сили, напрямленої вздовж переміщення тіла.

3. Робота сили, напрямленої під кутом до переміщення тіла.

Виклад нового матеріалу

1.  Що таке механічна робота. У розмовній мові слово «робота» позначає будь-яку діяльність, що потребує зусиль: роботою називають і підняття вантажу, і розв'язування важкої задачі. Однак у курсі фізики механічною роботою, або роботою сили, ми будемо називати фізичну величину, що характеризує дію сили. Надалі під словом «робота» ми матимемо на увазі тільки механічну роботу.

2.  Робота сили, напрямленої вздовж переміщення тіла. На початку уроку слід нагадати учням відомості з курсу фізики 7 класу: якщо на тіло діє стала сила , напрямлена вздовж переміщення тіла, то робота цієї сили .

Одиницею виміру роботи в СІ є джоуль (Дж). З формули для ро­боти випливає, що 1 Дж = 1 Н∙1 м. Один джоуль — це робота, що виконується силою ВІН під час переміщення тіла на 1 м у напрямі

дії сили.

Слід звернути увагу: якщо переміщення тіла дорівнює нулю, робота сили дорівнює нулю, хоч якою б великою не була ця сила.

3.        Робота сили, напрямленої під кутом до переміщення тіла. Нехай Сила напрямлена під кутом  а до переміщення тіла (див. рисунок). Тоді роботу виконує тільки складова сили, напрямлена вздовж переміщення:

Виходячи з цього, можна дати визначення:

робота сили дорівнює добутку модуля сили на модуль переміщення і на косинус кута між напрямом сили та напрямом переміщення:

.

Зазначимо, що робота є скалярною величиною. Коротко проаналізуємо загальну формулу роботи.

1) Якщо кут  = 0°, , то робота дорівнює і .

2) Якщо кут  = 90°, , то робота дорівнює нулю: .

Це означає, що якщо сила перпендикулярна до переміщення тіла, то вона не виконує роботи. Наприклад, не виконує роботи сила тяжін­ня, що діє на автомобіль під час його руху горизонтальною дорогою і на штучний супутник Землі на коловій орбіті.

3) Якщо кут  = 180°, , то робота дорівнює ,  тобто робота від'ємна .

4) Якщо сила , то робота дорівнює нулю: , тобто без дії сили на тіло не може бути й роботи.

5) Якщо переміщення  = 0, то .  Немає переміщення — немає й роботи. Наприклад, робота сили тяжіння, що діє на книгу, яка лежить на столі, дорівнює нулю.

На завершення уроку необхідно привернути увагу учнів до дуже важ­ливого факту: якщо на тіло діють кілька сил, вони виконують роботу одночасно.

Розглянемо простий приклад: людина підіймається в ліфті. На люди­ну діють сила тяжіння і сила нормальної реакції з боку підлоги. Під час підіймання сила тяжіння виконує від'ємну роботу (людина рухається протилежно напряму цієї сили), а сила нормальної реакції виконує до­датну роботу (людина рухається в напрямі цієї сили). Якщо ліфт ру­хається зі сталою швидкістю, то ці сили є однаковими за модулем і на­прямлені протилежно. Отже, роботи цих сил є однаковими за модулем, але мають протилежні знаки.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.    Морем пливе корабель. Чи виконує при цьому роботу сила тя­жіння?

2.  Чи виконує роботу сила тяжіння, яка діє на супутник, що рухається навколо Землі по коловій орбіті?

3.  Додатну чи від'ємну роботу виконує сила тяжіння, коли тіло ковзає вниз по похилій площині?

4.  Яку роботу — додатну чи від'ємну — ми виконуємо, розтягуючи пружину? Яку роботу виконує при цьому сила пружності?

5.  Яку роботу — додатну чи від'ємну — виконує сила пружності, коли пружину стискають? Коли пружина повертається до недеформованого стану?

6.  Яку роботу — додатну чи від'ємну — ми виконуємо, підіймаючи вантаж? Яку роботу виконує при цьому сила тяжіння?

Задачі, розв'язувані на уроці

1.   На яких ділянках еліптичної орбіти супутника (див. рисунок) сила притягання Землі виконує додатну роботу? Від'ємну роботу? (36:№ 24.3. Відповідь: додатну роботу на ділянці CDA; від'ємну — на ділянці ABC.)

2.  Додатну чи від'ємну роботу виконує сила тертя, що діє на санки, коли їх тягнуть угору по схилу гори? Коли на них з'їжджають із гори? (36: № 24.4. Відповідь: в обох випадках — від'ємну.)

3.  Людина, йдучи берегом, тягне проти течії на мотузці човен, прикладаючи силу 200 Н. Кут між мотузкою та берегом 30°. Яку роботу виконала людина під час переміщення човна на 5 м?

До конспекту учня

Робота сили , де — модуль сили,  — модуль перемі­щення,  — кут між силою та переміщенням. 1 Одиниця виміру роботи — джоуль (Дж): 1 Дж = 1 Н∙1 м.

Домашнє завдання

Основне:

1. К: § 44.

2. Г: §21(21.1).

3. 1)   Додатну чи від'ємну роботу виконує сила тяжіння, що діє на тіло, під час підіймання? Під час спуску? (36: № 24.1)

Скачать файл