8 класс Работа. Мощность. Механизмы. 1. Механическая работа

8 класс
Работа. Мощность. Механизмы.
1. Механическая работа
Сегодня мы с вами познакомимся с новой физической величиной, единицей ее
измерения.
Итак, сегодняшняя тема урока «Механическая работа. Единицы измерения.»
В обыденной жизни словом «работа» мы понимаем всякий полезный труд
рабочего, инженера, ученого, программиста, учащегося и т.д. Но в физике понятие
работы несколько иное. В физике работа это физическая величина и ее можно
измерить. Мы с вами будем изучать механическую работу. Вот несколько примеров
мех.работы:
-движение поезда под действием силы тяги электровоза
-при выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу –
перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается. Что же мы
видим из этих примеров?
Верно, 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,
уменьшает скорость его движения. Например, прокатившись с горы санки
останавливаются. При этом совершается мех.работа. Под действием силы трения
скорость уменьшается.
Приведем такой пример. Если мы хотим передвинуть тяжелый шкаф, мы
прилагаем усилие, но шкаф в движение не приходит. Значит мех.работы мы не
совершаем.
Если же тело движется без участия сил (по инерции), то и в этом случае
мех.работа также не совершается.
Какой же вывод вы можете сделать из этих примеров?
Верно, для совершения мех.работы необходимы два условия:
На тело должна действовать сила и под действием этой силы тело должен
двигаться.
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.
Работа = сила * путь A = F s
За единицу работы принимают работу, совершаемую силой в 1Н, на пути
равном 1м.
Единица работы–Дж (джоуль)1Дж = 1 Н · м 1 кДж = 1000 Дж
1.Выразите в джоулях работу:
0,25 кДж= 250 Дж
2,2 кДж= 2200 Дж
0,15 МДж=150000 Дж
1,2
МДж=1200000 Дж
Работу вычисляют по формуле A = F s только в том случае, если направление
силы постоянно и совпадает с направлением движения тела.
В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее
одним словом – работа.
2. Актуализация опорных знаний
1.
В чём отличие физиологической работы от физической? Поясните ответ на
примерах.
2.
Какие два условия необходимы для совершения механической работы?
3.
Механическая работа - процесс и величина. Определение.
4.
От каких двух величин зависит совершенная работа? Формула для расчёта
механической работы. Когда механическая работа равна нулю?
5.
Единица механической работы. Какая работа равна 1 Дж? Поясните на
примере
3. Решение задач
1.
Человек поднялся с шестого этажа на девятый, совершив работу 5
кДж. Какова масса человека, если расстояние между этажами 3,2 м?
2.
Подъемный кран поднял груз массой 2 т, совершив при этом работу
360 кДж. С какой скоростью поднимался груз, если время подъема было равно 45
с?
3.
На какое расстояние протащили груз массой 100 кг, если
приложенная к нему горизонтальная сила совершила работу 4,5 кДж, а сила
трения составляет 0,15 веса груза?
4.
При перемещении поршня на 5 см сила давления газа совершила
работу 18 Дж. Какова площадь поршня, если давление газа под поршнем равно 3 .
105 Па?
Домашнее задание § 33
Мощность.
1. Изучение нового материала
Люди или различные машины могут одну и туже работу выполнить за разное
время. Например, человек, пользуясь лопатой, за 1 час совершит меньшую работу, чем
экскаватор за тоже время.
Для характеристики производительности машин и механизмов вводят величину,
которую называют мощность и обозначают буквой N .
Мощность показывает, какая работа выполняется за единицу времени, и
определяется по формуле N = А/t . Так как А = F s , то подставляя работу в формулу
мощностью получим N = F v .
Знание формул мощности позволяет решать ряд практических задач. Мощность
измеряется в Ваттах (обозначается Вт), в честь аглийского ученого Уатта изобретателя паровой машины.
В технике широко используют более крупные единицы мощности - киловатт
(кВт), мегаватт (МВт). А также и малые единицы, например милливатт (мВт).
1 Вт - это мощность механизма, который за l с производит работу в 1 дж.
Решение задач
26.1 . Какую мощность развивает моторчик механической игрушки, если за 1
мин он совершает работу 60 Дж?
26.2. Человек, поднимаясь по лестнице, развивал мощность 20 Вт. Какую работу
совершил человек за 15 с?
26.6. Школьник взбегает на 3-й этаж школы за 20 с. Какую мощность он при
этом развивает? Масса школьника 40 кг, расстояние между этажами школы 4 м.
26.7. Какова мощность старинных маятниковых часов, если гиря часов
опустилась за 5 суток на 1 м? Масса гири 10 кг.
26.8. Какое время понадобилось бы для подъема слона на четвёртый этаж с
помощью двигателя мощностью 100 Вт (такую мощность имеет моторчик
кофемолки)? Масса слона 4 т, расстояние между этажами 3 м.
Упр 144-147 з-114,116
Домашнее задание § 34, Упр148 з-115,117
Машины и механизмы. Простые механизмы. Рычаг.
Момент силы. Условие равновесия рычага.
Изучение нового материала
Приспособления, служащие для преобразования силы, называют механизмами.
Каждая машина имеет ряд взаимодействующих между собой простых механизмов. К
простым механизмам относятся: рычаг и его разновидности - блок, ворот; наклонная
плоскость и ее разновидности - клин, винт.
Рычаг представляет собой твердое тело, имеющее ось вращения или точку
опоры, вокруг которой он может вращаться под действием сил. Условно рычаги
разделяют на рычаги первого и второго рода. Если точки приложения сил лежат по
разные стороны от точки опоры, то это рычаг первого рода. Если точки приложения
сил лежат по одну сторону от точки опоры, то это рычаг второго рода. К рычагам
первого рода относятся, например, весы, весло, ворот. К рычагам второго рода - тачка,
фоторезак, кости в теле человека и животных.
Плечо силы l - это наименьшее расстояние от оси вращения (точки опоры) до
линии действия силы. Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить
перпендикуляр на линию действия силы.
Произведение силы F на плечо 1 называют моментом силы и обозначают буквой
М.
Рычаг находится в равновесии в том случае; если плечи сил обратно
пропорциональны силам, действующим на него l1/l2=F2/F1
Правило равновесия рычага было установлено Архимедом.
Данную пропорциональную зависимость можно представить в виде F1l1=F2l2 а
полученное уравнение записать, как М1 = М2. Это уравнение читают так: момент силы
F1 равен моменту силы F2, или момент силы, вращающей рычаг по часовой стрелке,
равен моменту силы, вращающей рычаг против часовой стрелки.
Выясним, каково основное назначение простых механизмов.
Уравновесим на рычаге две какие-нибудь разные по модулю силы F1 и F2.
Приведем рычаг е движение. Оказывается, что за одно и тоже время точка
приложения меньшей силы F2 проходит больший путь S2 а точка приложения большей
силы F1 - меньший путь S1. Таким образом, отношение пройденных расстояний прямо
пропорционально длинам плеч рычага l1/l2=S1/S2. Сравнивая данное выражение с
правилом равновесия рычага l1/l2=F2/F1, приходим к выводу, что длины путей,
пройденных точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны силам:
S1/S2 =F2/F1
Таким образом, действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в силе, но
при этом во столько же раз проигрываем в длине пути.
Кратко это правило можно выразить так: «Во сколько раз выигрываем в силе, во
столько раз проигрываем в расстоянии». Это правило с давних времен называют
«золотым правилом» механики. Выражение S1/S2 =F2/F1 можно представить в виде
F1S1=F2S2 Произведение силы на путь есть работа. Как видно, работы, совершаемые на
обоих концах рычага, равны друг другу, т.е. А1=А2.
Итак, при использовании рычага выигрыша в работе не получают. Все эти
правила справедливы и для других простых механизмов.
Закрепление знаний
Упр 149,150, з-118-120, Упр 152(1)
Домашнее задание Упр з-121, 122, Упр 152 (2)
§ 37-39
Золотое правило механики.
Изучение нового материала
Выясним, каково основное назначение простых механизмов.
Уравновесим на рычаге две какие-нибудь разные по модулю силы F1 и F2.
Приведем рычаг е движение. Оказывается, что за одно и тоже время точка
приложения меньшей силы F2 проходит больший путь S2 а точка приложения большей
силы F1 - меньший путь S1. Таким образом, отношение пройденных расстояний прямо
пропорционально длинам плеч рычага l1/l2=S1/S2. Сравнивая данное выражение с
правилом равновесия рычага l1/l2=F2/F1, приходим к выводу, что длины путей,
пройденных точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны силам:
S1/S2 =F2/F1
Таким образом, действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в силе, но
при этом во столько же раз проигрываем в длине пути.
Кратко это правило можно выразить так: «Во сколько раз выигрываем в силе, во
столько раз проигрываем в расстоянии». Это правило с давних времен называют
«золотым правилом» механики. Выражение S1/S2 =F2/F1 можно представить в виде
F1S1=F2S2 Произведение силы на путь есть работа. Как видно, работы, совершаемые на
обоих концах рычага, равны друг другу, т.е. А1=А2.
Итак, при использовании рычага выигрыша в работе не получают. Все эти
правила справедливы и для других простых механизмов.
Домашнее задание § 40
Упр 152 153, з-121, 122, 123.