Педагогика \ Методика преподавания физики в средней школе

Закони збереження. Закони збереження в механіці: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 5

2)  Додатну чи від'ємну роботу виконує сила притягання Землі, яка діє на супутник, що рухається по коловій орбіті? (36: № 24.2)

3)  Чи може сила тертя спокою виконувати від'ємну роботу? Додатну роботу? Якщо може, наведіть приклади. (36: № 24.5)

Додаткове:

Ф-9: § 51.

УРОК 5/60. РОБОТА СИЛИ ТЯЖІННЯ

Мета уроку: дати учням уявлення про особливості роботи сили тяжіння.

Тип уроку:  комбінований урок.

Демонстрації: робота сили тяжіння з підняття тіла по похилій площині.

План викладу нового матеріалу:1. Робота сили тяжіння під час руху по вертикалі.

2.  Робота сили тяжіння під час руху по похилій площині.

3. Робота сили тяжіння під час руху по довільній траєкторії.

Перевірка знань

1.  Коли сила, що діє на тіло! не виконує роботу під час переміщення тіла?

2.  У чому полягає робота (у механічному розумінні) під час ходіння, писання, при натягу нитки, стисканні м'яча, під час скопування землі, спуску з гори?

Виклад нового матеріалу

1. Робота сили тяжіння під час руху по вертикалі. Якщо камінь падає з певної висоти , сила тяжіння виконує додатну роботу . Якщо ж тіло підіймають на висоту , сила тяжіння виконує від'ємну роботу .

Запишемо формулу для роботи сили тяжіння в такому вигляді, щоб її можна було застосовувати в обох випадках. Для цього позначимо  початкову висоту, на якій перебувало тіло, а  — кінцеву висоту. Тоді, незалежно від того, підіймається тіло чи опускається, робота сили тя­жіння виражається формулою

2. Робота сили тяжіння під час руху по похилій площині. Коли тіло рухається по похилій площині, напрям сили тяжіння, що діє на тіло, утворює певний кут із напрямом переміщення тіла.

Якщо тіло рухається вниз по похилій площині, кут між силою тяжін­ня і переміщенням  (рис. 1).

Якщо тіло рухається вгору по похилій площині, кут між силою тя­жіння і переміщенням  (рис. 2).

Тому, якщо тіло масою зісковзнуло по похилій площині довжи­ною , сила тяжіння виконала роботу / У разі під­няття по тій самій похилій площині . Оскільки , де  — висота похилої площини, одержуємо, що для руху вниз , а для руху вгору .

В обох випадках роботу сили тяжіння можна подати однією формулою, яка має той самий вигляд, що й для вертикального руху: , де  – початкова висота, на якій перебувало тіло, а  – кінцева висота.

3. Робота сили тяжіння під час руху по довільній траєкторії. Рух тіла по довільній траєкторії можна подати як послідовний рух по похилих площинах малої довжини (рис. 3).

Додаючи роботи сили тяжіння на окремих ділянках траєкторії, одер­жуємо, що під час руху по довільній траєкторії робота сили тяжіння виражається формулою

,

де  — початкова висота, на якій перебувало тіло, a  — кінцева ви­сота. Ми бачимо, що робота сили тяжіння не залежить від форми траєк­торії й визначається тільки різницею висот.

Зокрема, під час переміщення по будь-якій замкнутій траєкторії ро­бота сили тяжіння дорівнює нулю.

Підсумовуючи вищевикладене, можна зробити такі важливі ви­сновки.

Робота сили тяжіння не залежить від форми траєкторії тіла, що рухається: вона визначається лише початковим і кінцевим положен­нями тіла.

У разі переміщення тіла по замкнутій траєкторії робота сили тяжіння дорівнює нулю.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.  Чи виконує роботу сила тяжіння, якщо куля котиться по горизонтальній поверхні?

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

3.  Чи виконує роботу сила тяжіння, якщо куля котиться після поштовху вгору по похилій площині?

4.  Чи залежить значення роботи сили тяжіння від довжини пройденого тілом шляху? Від маси тіла?

Задачі, розв'язувані на уроці

1.   Яку роботу потрібно виконати, щоб підняти на мотузці з глибини = 6 м до поверхні озера камінь масою  = 15 кг і об'ємом = 6 дм3? (36: № 24.10)

Розв'язання. Сила Т натягу мотузки, що діє на камінь, виконує мі­німальну роботу, якщо підіймання відбувається дуже повільно. У цьому разі можна не враховувати силу опору води і вважати, що прискорення каменя дорівнює нулю.

Тоді  де  — густина води. Відповідь: 530 Дж.

2.  Підіймальний кран опускає вантаж масою 500 кг по вертикалі на 5 м, пригальмовуючи його з прискоренням 1 м/с2. Яку роботу виконує підіймальний кран?

3.  Тіло масою 2 кг ковзає вниз по похилій площині з висоти 3 м до поверхні Землі. Яку роботу виконує сила тяжіння, якщо довжина похилої площини 5 м? Тертям знехтувати.

4.  Візок з'їжджає без початкової швидкості з похилої площини. Порівняйте роботи сили тяжіння за першу, третю і п'яту секунди руху. (36: № 24.8. Відповідь: 1:5:9.)

До конспекту учня

Робота сили тяжіння під час руху по довільній траєкторії:

, де — початкова висота, на якій перебувало тіло, а — кінцева висота.

Домашнє завдання

Основне:

1.  К:§46.

2.  Г: § 21 (21.2).

3.  1)   Ліфт масою 300 кг підіймається на 30 м, а потім повертається назад. Яку роботу виконує сила тяжіння, що діє на ліфт, під час руху вгору? Під час руху вниз? На всьому шляху? (36: № 24.6)

2)  Яку роботу виконує людина, підіймаючи вантаж масою 2 кг на висоту 1,5 м? Розгляньте два випадки: а) вантаж рухається рівномірно; б) вантаж рухається з прискоренням 2,2 м/с2, напрямленим вертикально вгору. (36: № 24.9)

3)  Яку роботу потрібно виконати, щоб підняти на борт судна мармурову плиту масою 540 кг, що лежить на морському дні на глибині 20 м? Висота борту над водою 3 м. Опір води не враховуйте. (36: № 24.11)

Додаткове:

1. Ф-9: § 52.

2. 36: № 24.24, 24.25.

УРОК 6/61. РОБОТА СИЛИ ПРУЖНОСТІ

Мета уроку:  познайомити учнів з особливостями роботи сили пруж­ності; навчити визначати роботу змінної сили.

Тип уроку:  комбінований урок.

Демонстрації: робота сили пружності під час деформації пружини.

План викладу нового матеріалу:1. Графічне визначення роботи сталої сили.

2.  Графічне визначення роботи змінної сили. 3. Робота сили пружності.

Перевірка знань

Скачать файл