Совершает ли работу сила тяжести почему. Совершает ли работу силы тяжести, когда Винни – Пух поднимается по

Цель урока: Повторение основных вопросов темы “Работа и мощность. Энергия”.

Основной материал: Решение задач на вычисление механической работы и мощности, нахождение механической энергии.

Эпиграф:

“…чем всегда притягивают сказки –
Что в сказках не бывает серой краски.
Поэтому доверьтесь без опаски
Наивной … этой сказке,
Где хоть вопрос и ставится ребром,
Но все всегда кончается добром!”

Леонид Филатов.

План урока

1.Организационный момент. Мотивация учебной деятельности.

Вступление: Слайд 1

Звучит звонок сотового телефона. Учитель, повернувшись к классу лицом, разговаривает по телефону:

У меня зазвонил телефон.
Кто говорит? Ньютон?
Я урок веду. Вокруг дети.
Все же есть чудеса на свете!
Сам Ньютон до нас дозвонился
Снова с яблони плод свалился?
Ах, коллега, мое почтенье.
Чем обязан таким везеньем?
Да, решаем опять задачи –
Я же физик, как же иначе?
Что? На работу! На время!
Да, кроптит молодое племя.
И на мощность, и на расстоянье.
Для кого мой предмет – призванье,
Для кого, может быть, не “в жилу”
Изучать в классе тяжесть и силу.
Нет, я с ними совсем не резкий.
Буду ждать от них SMS-ки.
Мы на мультиках, и на сказках
Учим физику в ярких красках.
На уроках мы не скучаем,
Всё законы мы изучаем,
Хоть нелегкая это работа –
Современными быть охота.
Да, спасибо, Ньютон за внимание.
Виват, физика, виват, знания!

Сегодня на уроке мы будем говорить о серьезных вещах, но с помощью любимых всеми мультфильмов. Итак, в путь!

Для начала вспомним основные формулы, необходимые для сегодняшней работы Слайд 2

Механическая работа (1)

Механическая мощность (2)

Механическая мощность при равномерном движении (3)

Сила тяжести (4)

Скорость равномерного движения (5)

2. Решение задач.

1. Совершает ли работу Винни-Пух, когда поднимается по дереву? Слайд 3

Совершает ли работу сила тяжести, когда Винни-Пух поднимается по дереву вверх и когда свободно падает?

Чем отличаются работы силы тяжести в обоих случаях?

В каком случае мощность силы тяжести больше?

А) Работу Винни-Пух совершает, так как он прикладывает некое усилие и под действием этой силы перемещается.

Б) Сила тяжести в обоих случаях совершает работу.

В) При подъеме Винни-Пуха вверх работа силы тяжести отрицательна, а при падении положительна.

Г) При падении мощность работы силы тяжести больше, так как время падения меньше времени подъема.

2. Какая сила действует на Винни-Пуха с шариком. Слайд 5

Чему равна работа, совершенная Пятачком, когда он бегал за ружьем? Путь от дуба до дома Пятачка 800 м. Усилие Пятачка при беге 75 Н.

Чему равна полная работа силы тяжести, по перемещению пробки вылетевшей из ружья? Высота дуба 60 м. Масса пробки 20 г.

А) 120 000 Дж. Б) 0 Дж.

3. Кто из бременских музыкантов совершает работу по перемещению повозки? А кто не совершает? Почему? Слайд 9

На каких участках мощность Осла везущего повозку максимальна (минимальна), если повозка движется с постоянной скоростью? Слайд 10

А) Работу совершает только Осел, так как направления приложения сил (веса) других музыкантов перпендикулярно направлению перемещения повозки.

Б) Мощность Осла наибольшая во время подъема в гору, так как в этом случае он прикладывает к тележке наибольшее усилие.

4. Одинаковую ли работу совершит Принцесса на одном и том же участке пути, если один раз она преодолеет его бегом, другой раз шагом? Одинакова ли мощность в обоих случаях? Слайд 11

Совершает ли работу Трубадур, когда держит Принцессу на руках? А если бы он держал Принцессу на руках стоя неподвижно?

Слайд 12

А) Бег отличается от ходьбы тем, что существует стадия полета, а для этого необходимо подпрыгнуть на некоторую высоту. При этом совершается дополнительная работа по подъему тела Принцессы на некоторую высоту. Мощность при беге также больше.

Б) Трубадур работу совершает в обоих случаях. Здесь проявляется особенность действия поперечно-полосатых мышц.

Дополнительно для сильного класса или учеников

5. Тренируясь, штангист “взял” в рывке штангу. Одинаковые ли механические работы были произведены силой, приложенной к штанге, на первой и второй половине высоты подъема её?

Штангист, держащий штангу над головой, все–таки совершает работу! А почему?

Почему спортсмен в момент поднятия штанги всегда делает шаг вперед?

Какую работу совершает штангист, прилагая силу 3000 Н, чтобы поднять штангу весом 2000 Н на высоту 60 см?

Какую мощность развивает спортсмен – тяжеловес при рывке и толчке, если время рывка 0,3 с, а время толчка 1,5 с?

Спортсмен – тяжелоатлет поднял штангу массой 200 кг от уровня плеч (170 см над уровнем пола) до высоты 210 см над уровнем пола. На сколько изменилась при этом потенциальная энергия штанги?

Каков КПД штангиста при подъёме штанги массой 45 кг, если масса его рук 5 кг?

Джеймс Уатт для определения мощности лошади заставил её поднимать груз массой 68 кг. Такой груз лошадь поднимала со скоростью 4 км/ч. Определите мощность лошади.

Ответ: N = 740 Вт.

Примечание: Лошадиная сила – “мерило-сила, вчетверо превышающая силу здоровой, крепкой лошади. В Англии применяется единица “Английская паровая лошадь” (В. Даль). Стандартная лошадиная сила равна 735,5 Вт (В другой книге 747,7 Вт).

2.Определите мощность двигателя мотоцикла “Урал”, если его сила тяги при скорости 102 км/ч равна 300 Н. Скольким лошадиным силам равна данная мощность?

Ответ: N = 8500 Вт = 11,6 л. с.

3.Мощность двигателя автомобиля ВАЗ-2108 47 кВт. Скорость автомобиля 72 км/ч. Какова сила тяги автомобиля?

Ответ: F = 2,35 кН.

3.

Домашнее задание. Слайд 13

В качестве домашнего задания Вам предлагаются две задачи

Будьте внимательны!

1. Какую совместную механическую работу совершили звери, подняв волка с глубины 10 м, если масса волка 40 кг?

2. По просмотренному сюжету сочинить и решить задачу.

4. Подведение итогов

Сыграем с Вами в одну игру. Я попытаюсь Вас запутать, называя формулы своими или не своими именами. Вы должны со мной соглашаться или не соглашаться.

Итак, первая формула это…

А теперь прошу написать SMS-ку, закончив фразу “Мои открытия на уроке...” Приложение 2

За дополнительным материалом (видео, тексты, рисунки) просьба обращаться к автору

«Окантовочный шов» - Лицевая сторона. Полоска ткани. Настрочить в шов притачивания канта. Окантовочный шов атласной косой бейкой. Притачать кант. Виды окантовочных швов. Заутюжить кант вдоль пополам. Окантовочный шов. Приметать кант к лицевой стороне изделия. Внешний вид готового образца. Отвернуть кант на изнаночную сторону детали.

««Устройство компьютера» 2 класс» - Сборка компьютера «Малыш». Устройства ввода информации. Устройство компьютера. Системная плата. Устройства ввода и вывода. Устройства вывода информации. Внешняя память. Процессор. Оперативная память. Жёсткий магнитный диск.

«Глаза животных» - Маленькие глаза расположены так, что паук замечает всё происходящее сзади и сверху. Глазами ты видишь всё вокруг. Собаки различают до сорока оттенков серого цвета. . Хамелеон видит одновременно две картины: впереди и позади. Для каждого живого существа мир выглядит по-разному. Каждая фасетка воспринимает лишь часть изображения.

«Гражданское общество» - Гражданское общество и участие граждан в управлении. Гражданское общество. Отсутствие гражданского образования. Демократическое федеративное правовое государство. Болевые точки «третьего сектора» города Новосибирска. Российская Федерация. Каково современное состояние гражданского общества в России? Институт политических партий и движений.

«Наташа Ростова» - Наташа Ростова. Наташа после смерти князя Андрея и Пети. Наташа и Андрей. На охоте. Элен и Пьер. Ах какая прелесть! Наташа и князь Андрей, увлечение Анатолем. Почему кн. В гостях у дядюшки. Что руководило отношениями Б.Друбецкого и Жюли Карагиной? Наташа у постели раненого князя Андрея. Наташа и Анатоль.

«Графики 9 класс» - Построение графика функции y=ax2+bx+c методом выделения полного квадрата. Внеурочная деятельность по математике при подготовки к итоговой аттестации в 9 классе. Построение графика функции y=f(x) + m. Занятие 5. Задания с параметрами. Учебно- тематический план. Построение графика кусочной функции. Конструирование содержания занятия факультатива.

В предыдущих параграфах мы рассматривали работу, совершаемую тон силой, которая направлена в сторону движения тела, например силой, поднимающей груз, тянущей плуг. При этом мы особо отмечали, что тело, при перемещении которого совершается работа, движется равномерно. Но это означает, что к телу приложены еще какие-то силы, равнодействующая которых направлена против его движения.

Только при этом условии геометрическая сумма сил, действующих на тело, может быть равна нулю и тело будет двигаться равномерно. При подъеме груза вверх сила, направленная против движения, - это сила тяжести, при перемещении сейфа по полу - эта сила трения и т. д.

Совершают ли работу и эти силы, направленные противоположно перемещению?

Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним, что если векторная сумма сил, приложенных к телу, равна нулю, то все должно

происходить так, как будто на него вовсе не действуют никакие силы. Но тогда и общая работа всех сил, приложенных к телу, должна быть равна нулю.

Отсюда следует, что силы, направленные против перемещения, тоже совершают работу, но работа эта имеет знак, противоположный знаку работы, совершаемой силой, направленной но движению (перемещению) тела. Значит, работа может быть как положительной, так и отрицательной.

Отрицательную работу совершает, например, сила тяжести при поднятии груза вверх.

Мы говорили здесь только о работе сил, направленных либо по направлению движения, либо в противоположную сторону. В первом случае работа силы положительна, во втором - отрицательна. Но направление силы может и не совпадать с направлением перемещения. На рисунке 189 показаны сани, движущиеся по горизонтальной поверхности, а сила приложенная к саням, направлена под углом а к горизонту. Как вычислить работу, которую совершает сила если перемещение санок по горизонтали равно

Силу можно представить как сумму двух сил (рис. 189, а). Так как в вертикальном направлении перемещение санок равно нулю, то работа силы равна нулю. Поэтому работа силы равняется работе только силы

Из рисунка видно, что , следовательно,

Работа, совершаемая постоянной силой, равна произведению абсолютных значений силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы и перемещения.

Заметны, что произведение а равна проекции перемещения на направление силы. Поэтому можно сказать, что работа силы равна произведению абсолютного значения силы ипроекции перемещения на направление силы.

Если действующая на тело сила не постоянна, а меняется от точки к точке, то для нахождения работы поступают следующим образом. Разбивают движение тела на такие малые перемещения на протяжении каждого из них силу, действующую на тело, можно считать постоянной и равной соответственно На каждом из таких участков работу вычисляют по формуле (2):

Полная работа равна сумме работ на этих участках.

Можно поступить и иначе - найти среднюю силу, действующую на тело, и умножить ее на а.

Так определяют величину работы в общем случае.

Из формулы (2) видно, что работа - это скалярная величина, хотя сила и перемещение - векторные величины. Нельзя говорить, что работа имеет какое-то направление.

Если направление силы совпадает с направлением перемещения то угол Тогда из формулы (2) следует, что

Если угол а тупой (см. рис. 189, б), то принимает отрицательное значение. Это значит, что работа, совершаемая такой силой, отрицательна. В частности, если и работа

И наконец, направление силы может оказаться перпендикулярным перемещению движущегося тела. В этом случае Так, например, при перемещении груза в горизонтальном направлении сила тяжести, действующая на груз, перпендикулярна направлению перемещения. Поэтому при перемещении тела в горизонтальной плоскости работа силы тяжести равна нулю. Никакой работы не совершает и сила, вынуждающая тело двигаться равномерно по окружности, потому что эта сила, как известно, направлена по радиусу к центру окружности и, следовательно, в любой точке перпендикулярна направлению перемещения тела. Например, сила натяжения нити, к которой привязано тело, движущееся равномерно по окружности, не совершает работы. Не совершает работы и сила всемирного тяготения, под действием которой искусственные спутники Земли движутся по круговой орбите.

Одна и та же сила, приложенная к телу, может совершать и положительную, и отрицательную работу. Рассмотрим, например,

тело, прикрепленное к пружине и падающее вниз (рис. 190). Возникающая при деформации пружины сила упругости совершает отрицательную работу, потому что эта сила направлена вверх, а тело движется вниз. В то же время сила тяжести, тоже действующая на тело, совершает положительную работу. Но после того как тело, достигнув определенного наинизшего положения, начнет двигаться вверх, роли приложенных к телу сил переменятся: сила тяжести станет производить отрицательную работу, а сила упругости, направление которой теперь совпадает с направлением движения, будет совершать положительную работу. Сила упругости и сила тяжести могут совершать и положительную, и отрицательную работу. Но этого нельзя сказать о силе трения, действующей на тело, скользящее вдоль другого, неподвижного тела. В этом случае сила трения направлена против движения. Работа этой силы, следовательно, всегда отрицательна. Заметим, что когда работа какой-нибудь силы отрицательна, то говорят, что совершается работа против этой силы. При подъеме груза, например, можно сказать, что подъемный кран совершает работу против силы тяжести, локомотив совершает работу против силы трения колес о рельсы и против силы сопротивления воздуха и т. д.

Упражнение 47

1. Можно ли говорить о направлении работы?

2. В каком случае сила совершает положительную и в каком - отрицательную работу?

3. Чему равна работа силы, если эта сила направлена под углом к перемещению тела?

4. При каких условиях сила, приложенная к движущемуся телу, не совершает работы?

5. Автомобиль движется по ровной горизонтальной дороге. Совершает ли работу сила тяжести, действующая на автомобиль?

6. Совершает ли работу сила притяжения Луны к Земле при ее движении по орбите вокруг Земли? Лунную орбиту считать круговой.

7. На рисунке 191 изображено тело, к которому приложено несколько сил. Укажите, какие из этих сил совершают положительную работу, какие - отрицательную?

8. Тело брошено вертикально вверх. Укажите, положительную или отрицательную работу совершает сила тяжести; а) при подъеме тела, б) при его падении.

9. На груз, скользящий с трением по плоской горизонтальной поверхности, действует сила в 200 н, направленная под углом 60° к горизонту. Какую работу совершит сила при перемещении тела на 5 м, если движение происходит с постоянной скоростью? Каков коэффициент трения груза о плоскость, если масса груза 20 кг?

10. Тело, масса которого 50 кг, скользит с трением по наклонной плоскости с углом наклона к горизонту 30°. Двигаясь с постоянной скоростью, тело проходит всю длину плоскости, равную 6 м. Вычислите работу силы тяжести при этом движении и силу трения, действующую на тело.