Педагогика \ Методика преподавания физики в средней школе

Закони збереження. Закони збереження в механіці: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 8

2)  Якою є потужність електродвигуна, що виконує за-1 хв роботу 60 кДж? (36: № 24.16)

3)  Висота греблі гідроелектростанції 16 м, потужність водного потоку 4 МВт. Знайдіть об'єм води, що падає з греблі за 1 хв. (36: № 24.18)

4)  У технічному паспорті автомобіля зазначено потужність двигуна — 120 кВт і максимальну швидкість на горизонтальній дорозі — 180 км/год. Знайдіть силу опору рухові на максимальній швидкості. (36: № 24.20)

4.           Д: підготуватися до самостійної роботи № 29.
Додаткове:

1. Ф-.9: § 54.

2. 36: № 24.22.

Самостійна робота № 29 «Потужність»

Початковий рівень

1.  Хлопчик в одному випадку пройшов 100 м, а в другому — пробіг таку саму відстань. Чи однакові потужності він розвивав?

2.  Чи однакову потужність розвиває двигун автобуса, коли він рухається з однаковою швидкістю без пасажирів і з пасажирами?

Середній рівень

1.  Яку середню потужність розвиває людина, котра підіймає відро води вагою 120 Н з криниці глибиною 20 м за 15 с? (Відповідь: 160 Вт.)

2.  Потужність двигуна підіймального крана дорівнює 4 кВт. Вантаж якої маси він може підняти на висоту 15 м за 2 хв? (Відповідь: 3,2 т.)

Достатній рівень

1.  Потужність трактора дорівнює 30 кВт. З якою швидкістю цей трактор може тягти причіп масою 2200 кг угору схилом 0,2, якщо коефіцієнт тертя 0,4? (Відповідь: 2,3 м/с.)

2.  Підіймальний кран підіймає вантаж 5 т на висоту 15 м зі сталою швидкістю. За який час підіймається цей вантаж, якщо потужність двигуна 10 кВт, а ККД крана 0,8? (Відповідь: 94 с.)

Високий рівень

1.  Автомобіль рухається вгору дорогою з ухилом 10° рівномірно зі швидкістю 4 м/с. Визначте коефіцієнт тертя, якщо маса навантаженого автомобіля 5 т, а потужність двигуна 51,5 кВт. (Відповідь: 0,09.)

2.  Яке максимальне підняття може подолати тепловоз, що розвиває потужність 370 кВт, переміщуючи поїзд масою 2000 т зі швидкістю 7,2 км/год? Вважати кут нахилу полотна залізниці до горизонту малим, а коефіцієнт опору рухові 0,002. (Відповідь: 4°.)

Урок 9/64. Коефіцієнт корисної дії

Мета уроку: закріпити навички розв'язування задач з урахуванням

ККД механізмів. Тип уроку: комбінований урок.

Демонстрації:  ККД похилої площини.

План викладу нового матеріалу:1, Поняття корисної та витраченої роботи.

2. Що таке ККД механізму?

3. ККД похилої площини.

Перевірка знань

Самостійна робота № 29 «Потужність».

Виклад нового матеріалу

1. Поняття корисної та витраченої роботи. Для виконання механіч­ної роботи широко використовуються ті чи інші машини й механізми. Ту роботу, для виконання якої використовуються механізми або маши­ни, називають зазвичай корисною роботою.

Наприклад, корисна робота підіймального крана — це робота з піднят­тя вантажу. Але поряд із цією роботою доводиться водночас виконува­ти роботу проти сил тертя і опору, що діють практично скрізь, тобто виконувати додаткову (некорисну) роботу. Тому повна (або витрачена) робота є завжди більшою від корисної роботи , тобто .

2.       Що таке ККД механізму? Щоб оцінити втрати, які виникають при цьому, вводять коефіцієнт корисної дії, або ККД, який дорівнює відношенню корисної роботи  до витраченої роботи . Позначають ККД літерою . Таким чином,

.

3.       ККД похилої площини. Як приклад слід розглянути ККД похилої площини. Нехай тіло підіймають по похилій площині, прикладаючи силу, напрямлену вздовж площини. Знайдемо коефіцієнт корисної дії, якщо кут нахилу площини дорівнює а , а коефіцієнт тертя дорівнює

Під час підняття тіла масою  на висоту  (див. рисунок) виконуєть­ся корисна робота . При цьому витрачається робота , де — модуль сили, прикладеної до тіла, s — довжина похилої пло­щини.

Якщо підіймання є рівномірним, . Оскільки довжина похилої площини , одержуємо:

.

Таким чином, .

Як випливає з одержаної формули, якщо похила площина є дуже рівною () і кут нахилу не занадто малий, ККД похилої площини близький до одиниці.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.  Яку роботу називають корисною, а яку — повною?

2.  Чи може ККД бути більшим від одиниці?

3.  Чи може ККД похилої площини дорівнювати одиниці?

Задачі, розв'язувані на уроці

1.   Знайдіть ККД похилої площини довжиною 5,2 м і висотою 2 м, якщо коефіцієнт тертя під час руху тіла по ній дорівнює 0,25. (36: № 26.15)

Розв'язання. За визначенням ККД ,  Корисна робота

 , де — висота похилої площини. Витрачена робота , де — сила, з якою тіло тягнуть угору по похилій площині, — дов­жина похилої площини. Якщо тягти тіло вгору по похилій площині без прискорення, то модуль прикладеної в напрямі руху сили

, звідки . Відповідь: 62,5 %.

2.  Яким є ККД похилої площини з кутом нахилу 30°, якщо коефіцієнт тертя 0,2? (36: № 26.16. Відповідь: 74 %.)

3.  За допомогою важеля, плечі якого відносяться як 3 : 1, підіймають вантаж масою 90 кг (вантаж прикріплено до короткого плеча важеля). Яку мінімальну силу потрібно прикласти до довгого плеча важеля, якщо ККД механізму дорівнює 90 %? (36: № 26.17. Відповідь: 330 Н.)

4.  Корисна потужність гідроелектростанції 8∙107 Вт. Чому дорівнює щосекундна витрата води, якщо ККД станції дорівнює 80 %, а гребля підіймає рівень води на висоту 10 м?

До конспекту учня

Коефіцієнт корисної дії  дорівнює відношенню корисної роботи  до витраченої роботи : .

За наявності тертя .

Домашнє завдання

Основне:

1.  К: впр. 31 (7, 8).

2.  Г: § 23 (23.5).

3.  1)   Вантаж масою 20 кг підіймають за допомогою рухомого блока масою 1 кг. Визначте ККД для такого підняття, якщо тертям можна знехтувати. (36: № 26.11)

2)  Яким є ККД гідроелектростанції, якщо кожної хвилини з греблі висотою 36 м падає вода об'ємом 15 000 м3, а електрична потужність, яку виробляє гідроелектростанція, дорівнює 73 МВт? (36: № 26.12)

3)  За який час підйомник із двигуном потужністю 1 кВт підіймає вантаж масою 200 кг на висоту 8 м, якщо ККД підйомника дорівнює 80 %? (36: № 26.13)

4.            Д: підготуватися до самостійної роботи № 30.
Додаткове:

1.  Ф-9: § 60.

Скачать файл