Механическая работа. Единицы работы

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

ЦЕЛИ УРОКА:

1. Сформировать у учащихся неформальные знания о понятии механическая работа

3. Развивать умения анализировать учебный материал.

4. Содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира.

ДЕМОНСТРАЦИИ

Демонстрации по определению величины работы при равномерном движении тела по горизонтальной плоскости и при поднятии его вверх.

Великая радость, - работа,
В полях, за станком, за столом!
Работай до жаркого пота,
Работай без лишнего счета, -
Все счастье земли – за трудом!
В.Я. Брюсов

ПЛАН УРОКА

1. Вступительная беседа на тему “Работа”.
   1. Понятие механической работы.
   2. Признаки работы.
   3. Величина работы.
   4. Единицы работы.
2. Коллективная работа учащихся. Тестовые задания для отработки (закрепления) понятия механической работы.
3. Демонстрации опытов и расчет механической работы по экспериментальным данным.
   1. Демонстрация по определению величины работы при равномерном движении тела по горизонтальной поверхности.
   2. Демонстрация по определению величины работы при равномерном поднятии тела вверх.
4. Решение задач под руководством учителя. Анализ ситуаций.
5. Домашняя работа. Параграф 53. Вопросы. Упр. 36 (1,2) устно, (3-4) письменно. Задание 22 стр. 112 (2).

О чем – о чем, а о работе вы наслышаны от всех, кто вас воспитывает. Работа – ключ к знанию, обязанность перед близкими и обществом. Работа – способ существования, занятие любимым делом – самое большое удовольствие.

В обыденной жизни словом “работа” мы выражаем всякое полезное действие человека или устройства. Мы используем его:

а) для обозначения профессии (Иван Иванович работает учителем);

б) для обозначения характера деятельности (работа спасателя опасная);

в) для характеристики состояния (телевизор работает);

г) для оценки результатов труда (они выполнили большую работу);

д) для характеристики сложности труда (нам поручили несложную работу) и т.п.

Все это, наверное, так и есть, если в понятие “работа” вкладывать очень широкий смысл, такой широкий, что оно теряет всякую определенность. И нужно немало пожить на свете, претерпеть много неудач, испытать радость от успехов, чтобы убедиться в справедливости (или несправедливости) определений, приведенных в первом абзаце.

Понятие работы в физике несколько иное, - это определенная физическая величина, для измерения которой служат специальные единицы. В физике изучают, прежде всего, механическую работу.

Это понятие употребляется только тогда, когда наблюдается движение тела под действием силы. Например, кран на стройке поднимает груз, трактор тянет по полю сеялку, пороховые газы заставляют двигаться по стволу винтовки пулю, человек руками поднимает камень, поезд движется под действием тяги электровоза.

Примеров много: всякий раз, когда мы что-нибудь поднимаем, передвигаем, мы совершаем работу. Заметьте – не держим, подпираем, а именно перемещаем. Только в этом случае совершается механическая работа.

Приведите примеры механической работы. Забивание молотком гвоздя, снятие стружки рубанком, поднятие портфеля рукой, перемещение бруска динамометром.

При совершении работы движение всегда передается от одного тела к другому механическая работа есть процесс перемещения тела под действием приложенной к нему силы.

Установим основные признаки работы. Таких признаков три:

во-первых, наличие силы, действующей на тело или части тела (F 0);

во-вторых, вызванные этой силой перемещение тела или частей тела (s 0);

в-третьих, направление движения не должно быть перпендикулярным по отношению к направлению действия силы (направление F и направление движения не перпендикулярны).

Механическая работа – физическая величина, равная произведению силы и пройденного пути по направлению действия силы.

А – работа, F – сила, s – пройденный путь.

Чтобы измерить работу, надо установить ее единицу. В Международной системе единиц (СИ) за единицу работы принята работа, которая совершается силой 1 Н, перемещающей тело на расстояние 1 м по направлению действия силы. Эта единица работы называется джоулем в честь английского ученого Дж. Джоуля и пишется с большой буквы.

[A] = 1 Дж = 1 Н * м

1 Дж – это небольшая работа. Чтобы совершить такую работу, нужно поднять тело, которое притягивается к Земле силой 1 Н, на высоту 1 м.

Поднимите гирьки массой 100 г () на высоту 1 м и убедитесь, что вы не очень устали. Вы совершили работу в 1 Дж.

1кДж=10 3 Дж, 1МДж=10 6 Дж.

Механическая работа – скалярная величина.

Рассмотрим самые простые случаи.

Пусть тело, к которому приложена какая-то постоянная сила F, перемещается вдоль прямой линии на расстояние s. Тогда:

Рисунок 1

если направление движения тела совпадает с направлением приложенной силы, то данная сила совершает положительную работу, равную произведению силы на пройденный путь (угол между направлением F и направлением движения равен 0°)

Рисунок 2

если направление движения тела противоположно направлению силы, то данная сила совершает отрицательную работу, равную произведению силы на путь, взятую со знаком “ – “ (угол между направлением F и направлением движения равен 180°).

Рисунок 3

если направление движения тела перпендикулярно направлению силы, то сила никакой работы не совершает (угол между направлением F и направлением движения равен 90°)

При отсутствии этих признаков отсутствует и работа. Например, брусок, лежащий на столе, действует на него с силой равной своему весу, но эта сила не производит работы, так как не вызывает движения стола. При движении по инерции также не совершается работа. Стол не сдвигается с места, хотя к нему приложена сила со стороны человека.

Выполним тестовые задания и проверим себя в определении признаков, необходимых для совершения механической работы. Задания предполагают ответы двух типов: да или нет.

Перейдем к расчету величины работы.

Задание первому ученику: передвинуть равномерно по столу брусок при помощи динамометра на расстояние 1 м и измерить приложенную силу. Данные записать на доске.

Задание второму ученику: поднять этот же груз с пола на высоту 1 м и измерить приложенную силу. Данные записать на доске.

В каком случае совершается большая работа? Как судить о величине работы?

ЗАДАНИЕ РЕБЯТАМ

На месте ребята выполняют те же экспериментальные задания, но записывают в тетрадь свои данные измерений.

На основании опытов делаем вывод: величина работы зависит от величины силы и от пути, на котором действует сила.

Анализируем следующие ситуации и выясняем усвоение понятия механическая работа. (Выдаются задания и примеры их решения.) Ситуации предполагают ответы трех типов: положительный, отрицательный и неопределенный. Например: вычислите работу, совершаемую силами, действующими со стороны тела (выделенное жирным шрифтом).

Мы установили, что механическая работа – это физическая величина, описывающая

действие одного тела на другое на некотором участке траектории и равное произведению силы на пройденный путь при условии, что угол между направлениями движения и силы составляет 0° или 180°. Механическая работа равна нулю, если угол между направлением движения и направлением действующей силы равен 90°. Что нужно сделать для определения работы, совершаемой в конкретных случаях?

ОТВЕТ УЧАЩИХСЯ.

Поскольку механическая работа характеризует действие одного тела на другое, в процессе которого это тело перемещается, то нужно сначала определить какое тело действует и на какое тело оно действует. Так как в определении указан участок траектории, то нужно выделить участок траектории на котором оказывается это воздействие. Ввиду того, что работа равна произведению силы на путь, нужно определить силу воздействия (направление и величину в Н) и пройденный путь (в м). Так как формула верна, когда угол между направлением силы и направлением движения составляет 0° или 180°, нужно убедиться в этом. Если угол действительно равен 0° или 180°, то можно рассчитать работу. Если угол имеет другое значение, то возможны два решения:

1) работа равна 0, если угол равен 90°;

2) работу по указанной формуле определить нельзя.

РЕШЕНИЕ СИТУАЦИИ № 1

Я буду называть номер действия, вы его выполняете в тетради, результат проверяем. Запишите ситуацию № 2 и № 3.

Теперь работаем парами. Сидящие слева анализируют ситуацию № 4, объясняя соседу как учитель ученику. Затем меняетесь ролями. Таким образом разбираете ситуации № 4, 5, 6, 7. В тетради фиксируете только общий ответ.

Восьмая ситуация. Каждый делает сам, записывать не обязательно.

ОТВЕТ УЧЕНИКА

Сила упругости, действующая на кувшин, направлена под углом 90° к направлению движения. Значит, А = 0.

2. Шайба -> начало, конец удара -> 100 Н -> 0° > ? ... -> ?

3. Автомобиль -> начало, конец торможения -> F тяж = 20 000 Н -> 90° -> … -> A = 0; F тр = 4 000 Н -> 180° -> 20 м -> A = 40 кДж

4. А = 0, так как штанга не движется.

5. А = 3 000 Н * 16 м = 48 кДж.

6. А = 20 Н * 4 м = 80 Дж.

7. А = ?, так как угол не равен 0, 90 или 180°.

ДЕЛАЕМ ВЫВОД

Сегодня на уроке мы познакомились с новой физической величиной, описывающей действие одного тела на другое на некотором участке траектории и равной произведению силы на пройденный путь, называемой механической работой. Вы запомнили простую научную информацию, но не выполнили никакой механической работы – этот процесс связан с жизнедеятельностью клеток мозга, поэтому изучается в курсе биологии.

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ И ВЫСТАВЛЕНИЕ ОЦЕНОК

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

• Параграф 53. Вопросы.
• Упр. 36 (1,2) стр.112 (устно). Упр. 36 (3-4) письменно.
• Задание 22 стр. 112 (2).

В обыденной жизни под понятием "работа" мы понимаем всякий полезный труд рабочего, инженера, ученого, учащегося.

В физике понятие работа, несколько иное. Это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа.

Рассмотрим примеры механической работы.

Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа. При выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу - перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.

Из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы. Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело (например, сила трения), уменьшает скорость его движения.

Желая передвинуть шкаф, мы с силой на него надавливаем, но если он при этом в движение не приходит, то механической работы мы не совершаем. Можно представить себе случай, когда тело движется без участия сил (по инерции), в этом случае механическая работа также не совершается.

Итак, механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется.

Нетрудно понять, что чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути.

Поэтому, условились измерять механическую работу произведением силы на путь, пройденный по этому направлению этой силы:

работа = сила Ч путь

где А - работа, F - сила и s - пройденный путь.

За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м.

Единица работы - джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля. Таким образом,

1 Дж = 1Н · м.

Используется также килоджоули (кДж) .

1 кДж = 1000 Дж.

Формула А = Fs применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.

Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу.

Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу.

Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает, работа равна нулю:

В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом - работа.

Пример. Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м. Плотность гранита 2500 кг/м3.

Запишем условие задачи, и решим ее.

с = 2500 кг/м3

где F -сила, которую нужно приложить, чтобы равномерно поднимать плиту вверх. Эта сила по модулю равна силе тяж Fтяж, действующей на плиту, т. е. F = Fтяж. А силу тяжести можно определить по массе плиты: Fтяж = gm. Массу плиты вычислим, зная ее объем и плотность гранита: m = сV; s = h, т. е. путь равен высоте подъема.

Итак, m = 2500 кг/м3 · 0,5 м3 = 1250 кг.

F = 9,8 Н/кг · 1250 кг? 12 250 Н.

A = 12 250 Н · 20 м = 245 000 Дж = 245 кДж.

единица работы - darbo vienetas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Darbo matavimo vienetas. atitikmenys: angl. work unit vok. Arbeitseinheit, f rus. единица работы, f pranc. unité de travail, f … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

единица работы - darbo vienetas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. unit of work; work unit vok. Arbeitseinheit, f rus. единица работы, f pranc. unité de travail, f … Fizikos terminų žodynas

единица работы разделения изотопов - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN separative work unitSWU …

логическая единица работы - Логическая единица работы, состоящая из запроса и получения результата его обработки. [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN transaction … Справочник технического переводчика

Эрг (от греч. érgon работа), единица работы и энергии в СГС системе единиц. Обозначения: русский эрг, международный erg. 1 эрг равен работе силы в 1 дин при перемещении точки приложения силы на расстояние 1 см в направлении действия силы. 1 эрг=… … Большая советская энциклопедия

Эрг (от греч. ἔργον работа) единица работы и энергии в системе единиц СГС. 1 эрг равен работе силы в 1 дин при перемещении точки приложения силы на расстояние 1 см в направлении действия силы. 1 эрг = г·см2/с2 = 10−7 Дж (точно) =… … Википедия

Атомная единица массы (а.е.м.). Единица, используемая для выражения масс атомов, молекул и элементарных частиц и равная 1/12 массы нуклида углерода 12; иногда её приравнивают к 1/16 массы наиболее распространённого изотопа кислорода 16. основная… … Термины атомной энергетики

единица системы бесперебойного питания - единица СБП Комплектное устройство, состоящее из функциональных устройств, по крайней мере, из одного среди упомянутых в п. 2 функциональных устройств: инвертора, выпрямителя, аккумуляторной батареи. Примечание. Каждая единица СБП может работать… … Справочник технического переводчика

Единица бухгалтерского учета - понятие, характеризующее подход к организации аналитического учета материальных ценностей и иных активов. Единица бухгалтерского учета материально производственных запасов выбирается организацией самостоятельно таким образом, чтобы обеспечить… …

Единица хранения документов на бумажной основе (дело) - совокупность документов, отдельный документ, заключенные в обособленную обложку, папку... Источник: Основные Правила работы архивов организаций (одобрены решением Коллегии Росархива от 06.02.2002) … Официальная терминология

Единица учета основнх средств - инвентарный объект, в качестве которого в указанных целях признается объект со всеми приспособлениями и принадлежностями или отдельный конструктивно обособленный предмет, предназначенный для выполнения определенных самостоятельных функций, или же … Энциклопедический словарь-справочник руководителя предприятия

Книги

• Теория и практика работы с гипертекстом(на материале английского языка) , Рязанцева Т. И.. 208 стр. Данное учебное пособие знакомит студентов с лингвистической теорией и практикой составления и понимания гипертекста. В пособии описываются элементарные базыи уровни лингвистического…
• Теория и практика работы с гипертекстом , Т. И. Рязанцева. Данное учебное пособие знакомит студентов с лингвистической теорией и практикой составления и понимания гипертекста. В пособии описываются элементарные базы и уровни лингвистического анализа…