4 103 перегляд(ів)

Робота сили тяжіння. Потенціальна енергія тіла, піднятого над Землею

Мета: дати учням уявлення про особливості роботи сили тяжіння; поглибити знання учнів про потенціальну енергію тіла, піднятого над Землею; розвивати логічно-образне мислення, активізувати увагу; виховувати самостійність

Методи і прийоми навчання: ігровий прийом “Дуель”, робота в малих групах, робота в парах, евристична бесіда, метод “розв’язування перших задач”, “навчаючи – вчуся”, “ланцюжок”.

Тип уроку: урок повідомлення нових знань

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань

Ігровий прийом “Дуель”.

Учнів об’єднуємо у дві групи. Член кожної групи формулює запитання й пропонує іншій. Учні слідкують за правильністю відповіді, аналізують, виправляють помилки. Правильність відповідей оцінюється певною кількістю балів. Перемогу в дуелі здобуває та команда у якої більша кількість балів.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Робота в малих групах.

Об’єднуємо учнів у три групи. Кожна група отримує завдання: опрацювати теоретичний матеріал, у зошитах – опорний конспект. Далі – взаємонавчання (групи змінюються).

Матеріал для опрацювання І групою

Робота сили тяжіння під час руху по вертикалі. Якщо камінь падає з певної висоти h, сила тяжіння  виконує додатну роботу A = mgh. Якщо ж тіло підіймають на висоту h, сила тяжіння виконує від’ємну роботу A = – mgh.

Запишемо формулу для роботи сили тяжіння в такому вигляді, щоб її можна було застосувати в обох випадках. Для цього позначимо h1 початкову висоту, на якій перебувало тіло, а h2 – кінцеву висоту. Тоді, незалежно від того, підіймається тіло чи опускається, робота сили тяжіння виражається формулою A = mg(h1 – h2).

 

Матеріал для опрацювання ІІ групою

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 (α – кут нахилу площини), кут між силою тяжіння і переміщенням . Якщо тіло рухається вгору по похилій площині, кут між силою тяжіння і переміщенням .

Тому, якщо тіло масою m зісковзнуло по похилій площині довжиною ℓ, сила тяжіння виконала роботу A = mgℓ cosβ = mgℓ sinα. У разі підняття по тій самій похилій площині A = mgℓ cosγ = – mgℓ sinα.. Оскільки ℓ sinα = h, де h – висота похилої площини, одержуємо, що для руху вниз A = mgh, для руху вгору A = – mgh.

В обох випадках роботу сили тяжіння можна подати однією формулою, яка має той самий вигляд, що й для вертикального руху: A = mg(h1 – h2), де         h1 –   початкова висота, на якій перебувало тіло, а h2 – кінцева висота.

 

Матеріал для опрацювання ІІІ групою

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

Додаючи роботи сили тяжіння на окремих ділянках траєкторії, одержуємо, що під час руху по довільній траєкторії робота сили тяжіння виражається формулою A = mg(h1 – h2), де  h1 – початкова висота, на якій перебувало тіло, а h2 – 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.

 

Після того, як відбулося взаємо навчання груп учні формулюють 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.
  1. IV. Закріплення вивченого матеріалу

1). Евристична бесіда

  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?

2). Розв’язування задач

І. Метод “Розв’язування перших задач”.
Учитель записує на дошці умову задачі та її розв’язок, супроводжуючи поясненням. Учні нічого не записують у зошити, лише слухають. Тоді вчитель витирає розв’язок задачі залишаючи лише запис умови. Учні повинні відтворити задачу у зошитах.

Задача 1. Яку роботу виконує сила тяжіння, коли людина масою 75 кг піднімається сходами від входу в будинок до шостого поверху, якщо висота кожного поверху     3 м?

 

m = 75 кг     А = – mg(h1  – h2)    A = – 75 кг·9,8 Н/кг·(5·3 м – 0 м) = – 1,1·104 Дж

n = 6             h1 = (n –1)·h

h = 3 м         h2 = 0

А – ?

Відповідь: отже, робота сили тяжіння є від’ємною й рівною – 1,1·104 Дж.

 

Задача 2. Яку роботу потрібно виконати, щоб підняти на мотузці з глибини h = 6 м до поверхні озера камінь масою m = 15 кг і об’ємом V = 6 дм3?

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 А = Т·h = (mg – FA)h = (m – ρV)gh, де ρ  – густина води. Відповідь: 530 Дж.

 
ІІ. Метод “Навчаючи – вчуся”.
Учні працюють в парах, далі змінюють партнерів, пояснюють розв’язок своєї задачі й слухають пояснення іншої.
  1. Різниця висот між місцями старту й фінішу траси гірськолижних змагань становить 400 м. Слаломіст стартує й успішно досягає фінішу. Чому дорівнює робота сили тяжіння, яка діє на лижника, якщо його вага перед стартом дорівнювала 686 Н? (Відповідь: 2,74·105 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. 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?
  4. 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.
  5. 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.
  6. V. Підсумки

         Ігровий прийом “Ланцюжок”. Учні ланцюжком озвучують свої враження від уроку.

VІ. Домашнє завдання

Опрацювати §35.1,2.  Розв’язати вправу 30(1,2)

Icon of Fiz10 Urok 48 Fiz10 Urok 48 (23.5 KiB)
Скачав конспект! Скачай презентацію-->
загрузка...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *