Открытый урок по физике "Механическая работа. Единицы работы"
план-конспект занятия по физике (7 класс) на тему

Урок №56: Тема урока: «Механическая работа. Единицы измерения».

Тип урока: Урок изучения нового материала и первичного закрепления.

Дидактическая цель урока: обеспечить в ходе урока повторение, усвоение и закрепление нового материала.

Цель урока:

Образовательная:

сформировать у учащихся научное понятие механической работы, единицы измерения работы;

вывести формулу работы (при условии, что сила и перемещение направлены вдоль одной прямой);

исследовать условия, при которых работа положительна, отрицательна, равна нулю;

осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний, умений;

интересными формами урока способствовать усвоению основного материала, правильного образного мышления, отработать навыки работы с физическими приборами, умение ставить опыты.

Развивающая:

способствовать развитию познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в ходе урока и при выполнении домашнего задания с использованием различных источников информации и современных информационных технологий;

создать условия для развития творческих и исследовательских навыков, формировать умения выделять главное, сопоставлять, делать выводы; развивать речь, совершенствовать интеллектуальные способности; решать тренировочные задачи.

Воспитательные:

способствовать формированию научного мировоззрения, учить находить прекрасное в результатах трудовой деятельности, показать необходимость сотрудничества в процессе совместного выполнения заданий, уважения к мнению оппонента, способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу.

Задачи урока:

Знать: определения механической работы, обозначения физических величин; выяснить, когда совершается положительная работа, отрицательная и равная нулю; формулы: для нахождения работы; равнодействующей силы; перемещения тела.

Уметь: решать расчетные задачи, используя формулу механической работы, переводить единицы, научиться делать самоанализ урока.

Формы организации работы детей: Индивидуальная, фронтальная, групповая.

Оборудование: ноутбук для учителя, мультимедийный проектор, экран, тележка, динамометр, набор грузов, линейка.

Ход урока

1. Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Сегодня у нас на уроке гости, давайте с ними поздороваемся, подарим им хорошее настроение, покажем как мы можем работать. Прошу вас быть на уроке внимательными, активными, помогать учителю и друг другу.

2.Подготовка к новому материалу:

Но прежде, чем начать урок, я хочу попросить Вас продолжить логическую цепочку:

 Учитель –учит, повар- варит, строитель- строит, (Слайд1) что у них общее?

Ученики: они все каждый день выполняют работу.

Учитель: Причем работу выполняют не только взрослые, но и вы дети. Например, какую работу выполняете вы?

(ученики приводят свои примеры).

Учитель:

Работа- это действие, которое выполняет тот или иной предмет. Еще свое время Владимир Даль раскрыл смысл понятия работы:

 Работа - труд, занятие, дело, упражнение, т.е. всякое полезное действие человека или устройства. Все, что требует усилий, старанья, напряжения умственных сил. (Слайд 2)

Учитель: Значит, с какой физической величиной мы познакомимся?

Ученики: работой.

Учитель: не просто работой, а механической работой, даже научимся ее измерять.

Ребята, откройте тетради, запишите сегодняшнее число и тему урока:

«Механическая работа. Единицы измерения».(слайд№3.)

Учитель: Эпиграфом к нашему уроку будут слова Фридриха Энгельса: «Труд - источник всякого богатства… труд создал человека.»

3. Постановка цели занятия перед учащимися.

Учитель: А какие же мы поставим цели на этот урок? (Слайд 4)

Выяснить:

 - что называется механической работой,

 - от каких величин  зависит;

  - при каких условиях выполняется;

- от чего зависит ее знак.

4.Введение нового материала.(Слайд 5)

Учитель: Термин « механическая работа» был введен в физику в 1826 г французским ученым Жан Виктором  Понселе. Он родился в 1788г бедной семье во Франции. Он был математиком, инженером и механиком.

  Для него работа, как понятие, была связана с деятельностью человека.  

5.Актуазизация опорных знаний:

Учитель: А какая из физ.величин необходимо человеку для совершения работы?

Ученик: сила.

Учитель: Что такое сила? От чего зависит результат действия силы?

Ответ: Сила - векторная физическая величина и результат её действия зависит от трёх характеристик: направления, точки приложения, модуля.

Учитель:

Ребята, давайте посмотрим фрагмент мультфильма и ответим на вопросы к нему.

(Слайд 6: фрагмент из мультфильма Незнайка).

Вопрос: Может ли такое случиться в земных условиях? Если нет, то почему?

Ответ: Нет, так как на земле существует сила тяжести, которая действует на любой предмет и притягивает его к Земле.

Вопрос: Куда направлена сила тяжести?

Ответ: Всегда к Земле. Формула силы тяжести F=mg

Вопрос: Что предлагал найти Незнайка?

Ответ: Вес.

Вопрос: Что такое вес?

Ответ: Вес-это сила, которая вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес со стороны тела. P=F тяж = mg (Н).

Учитель: Посмотрим следующий фрагмент и ответим на вопрос: какая сила возникает в этом случае? (Слайд7: фрагмент из мультфильма “Добрыня Никитич”)

Ответ: сила упругости, возникает при деформациях тел, т.е. при изменении формы и объёма тела.

Вопрос: Как направлена сила упругости?

Ответ: Всегда в сторону, противоположную деформации.

Учитель: Какие силы вы еще знаете?

Ученики: Сила трения покоя, скольжения, качения. Направлены в сторону противоположную движению, против внешней силы.

Учитель: Мы вспомнили все силы неслучайно.  

Ребята, посмотрите, если мы приложим  силу бруску , что будет происходить? 

(Опыт 1. Брусок, нагруженного гирей, перемещают на некоторое расстояние. Действующую на брусок силу измеряют динамометром) .

ВЫВОД  1.

Под действием силы тело  перемещается.

Опыт 2.Гирю поднимают на некоторую высоту. Силу, действующую на гирю, измеряют динамометром (рис. 2).

Учитель: Какой вывод можно сделать из 2 опытов?

Учитель: Из этих опытов видно, что механическая работа совершается, когда тело перемещается под действием силы.

Значит, работа зависит от силы и перемещения. (Запишите в тетради работа зависит от F,S).

Таким образом, в физике понятие работы напрямую связано с силой (нет силы, нет работы). Поэтому принято говорить о работе некоторой силы.

 Учитель: (Слайд 8)Ребята, подумайте и скажите: Желая передвинуть пианино, мы с силой надавливаем на него,  но оно не сдвинулось с места. Совершается ли  в этом случае работа?

Ученики: В этом случае, работа не совершается, т.к груз не сдвинулся с места, пройденный путь S= 0.

Учитель: После удара ракеткой теннисный мяч летит. Совершается ли во время полета мяча механическая  работа?

Ученик: нет, не совершается. Т.к мяч летит по инерции, отсутствие действия на него других сил.

Учитель: (Сдайд 9, 10)Пример: Шайба, скользит по льду;

мяч катится по столу

Учитель: Какой вывод можно сделать из этих примеров:

Ученик: Механическая работа совершается, только когда на тело действует сила и оно движется.

Учитель: Как вы думаете, если мы будем увеличивать расстояние, работа будет увеличиваться?

Вывод: Работа зависит и от расстояния, чем оно больше, тем больше и работа.

Учитель:  

Вывод: Чем больше приложенная сила, тем больше и совершенная работа.

Учитель: Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути. Поэтому условились измерять механическую работу произведение силы на путь.

Работа = сила* путь

Работа обозначается буквой А, сила - F, перемещение - S. Формула работы А = F S. (Слайд 11.1)

Механической работой называется физическая величина, равная произведению силы и перемещения тела по направлению действия этой силы.

Учитель: В каких единицах измеряется работа?

Учитель: В системе СИ: сила измеряется в Н, перемещение в м (Слайд11.2  )

Единица измерения работы в системе СИ: 1 Н×м = 1 Дж. Она названа в честь английского физика Джоуля Джеймса Прескотти (1818—1889г.г).

1 Дж– это работа совершаемая силой в 1 Н. на пути в 1 м

Чаще всего используют  единицы:

1 кДж= 1000Дж;1 МДж = 1000 000Дж; 1Дж =0,001 кДж, 1Дж=0,000001 МДж.

Из формулы для расчета работы можно найти силу а также путь , по известному значению работы А: F=A/S; S=A/F.

Учитель: Теперь выясним от чего зависит знак работы.

 Учитель: Формула А = F S применяется в том случае если постоянна и совпадает с направлением движения тела.(Слайд13)

Учитель: Если движение тела происходит в противоположном направлении приложенной силе, то работа отрицательная.

Учитель: ребята, посмотрите и ответьте: А сила тяжести когда совершает отрицательную работу при поднятии или опускании?  (Слайд14)

Ученик: При поднятии сила тяжести совершает отрицательную работу, так как сила и перемещение тела противоположно направлены; а при опускании – положительную.

Учитель:

Вывод: Работа может быть больше нуля, меньше и равной нулю.

А > 0, если направление движения тела совпадает с направлением действия силы на него.

А < 0, если направление движения тела противоположно направлению действия силы.

А = 0, если на тело не действуют силы,  перемещение тела равно нулю, а также, если направление движения перпендикулярно направлению действия силы.

 Учитель: И снова подумайте: (Слайд 15)

5. Закрепление изученного материала:

Учитель:

1. Фронтальный опрос.

Что называем механической работой?

Какой буквой обозначается работа?

Формула, по которой можно найти работу?

В каких единицах измеряется эта величина?

Когда совершается работа положительная, отрицательная и равная нулю?

Учитель: Какие необходимые условия должны выполняться для совершения механической работы.

Ученик: для совершения работы необходимо выполнение трех условий:

к телу должна быть приложена какая-то сила,

тело должно двигаться;

направление движения не должно быть перпендикулярным по отношению к направлению действия силы;

если хотя бы одно из этих условий не будет выполнено, то работа будет равна нулю;

если тело, к которому приложена сила, продолжает оставаться в покое, то механическая работа при этом не совершается.

6.Динамическая пауза.

Мы в ракету дружно сели, (все приседают)

В космос полететь хотели, (поднимаются, руки вверх)

С притяжением Земли (наклоны влево и право)

Мы бороться не смогли (наклоны вперед и назад)

Шлём вам всем большой привет, (помахать руками)

Опоздавшим места нет  (быстро сесть за парту).

7.Решение качественных задач: (слайд 16)

Учитель: В каком  из перечисленных случаев совершается  работа?

• На нитке подвешен груз.
• Спортсмен с трамплина прыгнул в воду.
• Льдинка движется по гладкой горизонтальной поверхности льда.
• Трактор тянет прицеп.
• Человек, стоя на месте держит на плечах груз.
• Человек поднимается вверх по лестнице.

ЗАДАЧИ:(сдайд17)
1. Вертолет массой 6 т равномерно поднимается на высоту 100 м. Какую работу совершает при этом двигатель вертолета?

Решение задачи:

2.     Мешок с картошкой перетащили на 2м,  при этом совершили работу в 1 кДж.

Какую силу для этого пришлось приложить?

Решение задачи:

7.Физическая пауза. Прежде, чем приступить к решению теста, проведем "Гимнастику для глаз".

Зажмурьте глаза, а потом откройте их. Повторите 5 раз.

Делайте круговые движения глазами: налево - вверх - направо - вниз - направо - вверх - налево - вниз. Повторите 10 раз.

Вытяните вперёд руку. Следите взглядом за ногтем пальца, медленно приближая его к носу, а потом медленно отодвиньте обратно. Повторите 5 раз.

Посмотрите в окно вдаль 1 минуту.

8. Самопроверки знаний.(слайд18)

Тест:

1. Какую работу изучают в физике?

А. труд рабочего;

 Б. труд инженера;

 В. механическую работу

2.Дополните предложение "Механическая работа совершается только тогда, когда

А. ... на тело действует сила.

 Б. ... тело движется.

 В. ... на тело действует сила и оно движется под действием этой силы.

3. В каком из перечисленных случаев совершается механическая работа?

А. Шарик катится по гладкому горизонтальному столу равномерно.

Б. Автопогрузчик поднимает груз

В.Кирпич лежит на земле

 4. Как обозначается механическая работа?

 А. F

 Б. S.

 В. A.

5. Для того, чтобы вычислить механическую работу, надо...

 А. силу умножить на путь.

 Б. сложить силу и путь

 В. путь поделить на силу.

6. В каких единицах измеряется механическая работа?

 А) Н

Б) Па.

 В) Дж

7. В каком случае сила совершает положительную работу?

 А) Если направление действия силы совпадает с направлением движения тела.

 Б) Если направление действия силы противоположно направлению движения тела

 В) Работа всегда имеет положительное значение.

8. Может ли сила совершать отрицательную работу?

 А) Не может.

Б) Может, если направление силы, действующей на тело, противоположно направлению движения.

 В) Может, если тело не двигается

9. Может ли механическая работа равняться нулю?

 А) Не может

 Б) Может, если направление силы, действующей на тело, противоположно направлению движения.

 В) Может, если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения

10. Вычислите работу, которая совершается при перемещении тела на 4 м под действием силы 12 Н

А)16 Н.

Б)48 Н

 В) 4 Н

Проверка (Слайд 21, по щелчку появляются правильные ответы)

1. В        

2. В        

3. Б        

4. В        

5.А         

6.В         

7. А        

8. Б        

9В        

10Б

Учитель: Ответы вам предлагаются, и вы сами можете оценить свою работу:

 0 ошибок – 5

1-2 ошибки - 4

3-4 ошибки – 3

5 -6 ошибок - 2

9.Итог урока. Выставление оценок.

Учитель: Ребята, достигли мы цели, какую поставили в начале урока?

Ученики: изучили работу, единицы измерения работы; выяснили какие необходимые условия должны выполняться для совершения механической работы; научились решать качественные и количественные задачи; обобщили знания работе, закрепили изученный материал; проверили и закрепили полученные знания.

9. Домашнее задание к следующему уроку. (слайд19)

§ 53; Упр 28 (1,3,4);

Подготовить сообщение об ученых Ж.Панселе и Д.Джоуля.

10. Рефлексия. (Слайд20).

Зеленый цвет  –понравился урок;

Желтый цвет- понравился, но я не все понял;

Красный цвет – не понравился.

Я вижу, что в целом урок вам понравился. Я очень рада, надеюсь все у вас не будет проблем с выполнением домашнего задания.

(если много желтых- то, что сегодня мы не уяснили, закрепим на следующем уроке  и эти пробелы восполним.)

Учитель: Ребята! В заключение хочу закончить урок  словами Константина Ушинского. Если Вы удачно выберете труд и вложите в него свою душу, то счастье само Вас отыщет

Любите, дети, физику!

 Она всегда, везде.

 Поможет вам в умении,

 И в жизни, и в труде!

Всем большое спасибо за урок!

Приложение:

Задания по карточкам.

Первый уровень.

1.Измеряя силу трения, ученик протянул брусок по столу на расстояние 30 см. Вычислите работу ученика, если динамометр показывал 1,5 Н.

2.Карапуз, играя автомобильчиком, провез его 90 см, прикладывая к веревочке силу 3,5 Н.  Вычислите  работу карапуза.

3.Мальчик массой 39 кг лезет вверх по лестнице. Какую работу он совершит, подняв себя на высоту 4,5 м?

Второй уровень.

1.Обезьяна массой 12 кг карабкается вверх по лианам. Какую работу она совершит, поднявшись на 6,2 м?

2.На какую высоту было поднято тело массой 20 кг, если при этом была совершена работа 680 Дж?

3.При подъеме тела на высоту 2,5 м была совершена работа 1225 Дж. Какова масса поднимаемого тела?

Третий уровень.

1.Велосипедист движется со скоростью 12 км/ч в течение 15 мин. Какую работу совершил велосипедист на этом отрезке пути, если сила сопротивления движению 98 Н?

2.Тело движется под действием силы 22 Н в течение 12 мин. С какой скоростью движется тело, если при этом была совершена работа 158400 Дж?

3.В воде с глубины 5 м поднимают до поверхности бетонный блок  размерами 40х120 см. Найдите работу по подъему камня.