Физика коэффициент полезного действия 7 класс
Теория
| 1. | Коэффициент полезного действия механизма |
Задания
| 1. | КПД рычага Сложность: | 1 |
| 2. | КПД неподвижных блоков Сложность: | 1 |
| 3. | Работа, производимая для поднятия груза Сложность: | 2 |
| 4. | КПД экскаватора Сложность: | 2 |
| 5. | КПД подъёмника Сложность: | 2 |
| 6. | КПД механизма для забивания свай Сложность: | 2 |
| 7. | Работа по преодолению силы трения и КПД Сложность: | 3 |
| 8. | Полезная работа Сложность: | 3 |
| 9. | КПД, наклонная плоскость Сложность: | 3 |
| 10. | Сила тяги моторов Сложность: | 4 |
| 11. | КПД установки Сложность: | 3 |
| 12. | Масса воды Сложность: | 4 |
| 13. | Скорость поезда Сложность: | 4 |
| 14. | Подвижный блок Сложность: | 4 |
Тесты
| 1. | Тренировка по теме «Коэффициент полезного действия» Сложность: среднее | 8 |
Методические материалы
| 1. | Технологическая карта |
Коэффициент полезного действия
Тип урока: Урок изучения и первичного закрепления новых знаний
Задачи урока:
– повторить изученные в теме простые механизмы;
– изучить понятия КПД механизма, полезной и затраченной работ;
-определить КПД наклонной плоскости;
– продолжить формирование навыков проведения измерений.
Планируемые результаты:
– умеет рассчитывать КПД простого механизма и знает причины его отличия от 100%;
– умеет экспериментально определять затраченную и полезную работу;
– умеет экспериментально определять КПД механизма;
– умеет объяснять причины неравенства затраченной и полезной работ.
Достигаемые образовательные результаты:
Личностные: убежденность в необходимости разумного использования достижений науки и технологии для дальнейшего развития человеческого общества; формирование ценностного отношения друг к другу, учителю и результатам обучения; коммуникативной компетентности.
Метапредметные: овладение навыками самостоятельного приобретения знаний и организации учебной деятельности; умение делать обобщения, устанавливать причинно-следственные связи, строить логические рассуждения; формирование умений работать в группе.
Предметные: формирование представлений о закономерной связи и познаваемости явлений природы; приобретение опыта проведения простых экспериментальных исследований; формирование умений безопасного и эффективного использования лабораторного оборудования.
Оборудование: наклонная плоскость, динамометр, деревянный брусок, линейка.
Технологическая карта урока
Этапы урока | Содержание этапа | Деятельность | |
учитель | ученика | ||
Актуализация опорных знаний | Повторение основных простых механизмов, расчета механической работы, «золотого правила» механики | Опрашивает учеников, фиксирует основные моменты ответов на доске | Рассказывает об изученных простых механизмах и их особенностях, для иллюстрации использует модели механизмов |
Изучение нового материала | Обобщение сведений о простых механизмах, формулировка затраченной и полезной работы, КПД | Вместе с учениками обобщает сведения о простых механизмах, помогает ученикам сформулировать выводы. | Проводит эксперимент и объясняет его результаты, формулирует выводы, выступает с сообщением |
Выполнение лабораторной работы | Выполнение измерений и расчетов по первой и второй частям работы | Контролирует самостоятельное проведение измерений, помогает ученикам | Выполняет измерения и расчеты |
Подведение итогов | Анализ полученных результатов и формулировка выводов | Помогает ученикам анализировать данные и формулировать результаты работы | Оформляет лабораторную работу, делает выводы по полученным результатам. |
1. Актуализация опорных знаний
Здравствуйте!
Мы изучаем раздел «Работа. Мощность. Энергия». Ответьте на следующие вопросы:
– Что означает термин «работа» в физике?
– Для чего введена эта физическая величина?
– В каких единицах измеряется работа?
– От чего зависит работа?
2. Изучение нового материала
Возможности человека ограничены, поэтому с давних времен человек часто использовал устройства, которые способны преобразовывать силу человека в значительно большую силу. Назовите, какие простые механизмы вам известны? Какой выигрыш в силе они дают?
Любой из названных простых механизмов необходим для совершения работы. Однако в реальных условиях, где есть силы трения, сопротивления для совершения необходимой нам работы (полезной работы), всегда требуется совершить большую, чем полезную работу.
Демонстрация:
h
hh F
Р
Для поднятия груза, весом Р при помощи наклонной плоскости на высоту h, нам следует совершить полезную работу: Ап ꞊Р·h
Но при подъеме груза мы преодолеваем силу тяжести веревки, силу трения, силу тяжести других приспособлений.
В итоге мы совершаем дополнительную, помимо полезной, работу.
Затраченная на подъем работа оказывается всегда больше полезной: Аз › Ап
Полезная работа – лишь часть полной работы.
Характеристика механизма, определяющая какую долю полезная работа составляет от полной, называется коэффициентом полезного действия – КПД.
Для определения КПД нужно полезную работу разделить на полную. КПД можно выражать в процентах, либо числом, которое всегда меньше 1. КПД обозначается буквой η (этта).
η ꞊ ·100%
При конструировании машин и механизмов всегда ищут пути повышения КПД. Для этого уменьшают массу движущихся частей, уменьшают трение в деталях.
Демонстрация презентации «Различные виды машин и КПД»
Созданы машины и механизмы, у которых КПД достигает 98-99%, но все равно построить машину с КПД, равным 100%, невозможно.
3. Экспериментальное вычисление КПД.
Класс делиться на несколько групп. Ребята получают индивидуальные задания. Выполняют их.
Цель: определить КПД наклонной плоскости с бруском, с бруском и одни грузом, с бруском и двумя грузами.
4. Подведение итогов
Ребята анализируют свою работу, делают выводы.
5. Повторение изученного материала.
Автор урока: Харламова Ольга Владимировна, учитель физики МОУ лицей №1 г. Комсомольска-на-Амуре Хабаровского края.
Представлен урок физики «Коэффициент полезного действия», 7 класс. Урок проводится согласно календарно-тематическому планированию по программе, рекомендованной МО РФ под редакцией авторов Е.М. Гутник и А.В. Перышкин.
Данный урок является продолжением работы по теме «Простые механизмы».
По типу – урок получения нового знания.
Вид – урок-исследование с проведением лабораторных экспериментов. Тема урока разбивается на ряд небольших и разных экспериментальных задач, решение которых поручается отдельным группам. Полученные результаты учащиеся докладывают классу, и на их основе формулируется общий вывод.
По концептуальной основе данный урок является уроком деятельностной направленности.
На уроке используются следующие ресурсы ИКТ:
Презентация, которая позволяет сделать урок более наглядным, поддерживать темп урока. Очень удобно при этом использовать интерактивную доску в режиме показа презентаций. Презентация используется на всех этапах урока: актуализация знаний, объяснение нового материала, закрепления, подведения итогов.
ЦОР «Изменение КПД наклонной плоскости», позволяющий проводить виртуальный эксперимент.
Документ камера – для экономии времени вывод формулы КПД учащимися проецировать с рабочего листа на доску.
Литература: 1. Браверманн Э.М. Преподавание физики, развивающее ученика. В 3-х кн.
2. Преподавание физики, развивающее ученика. – М.: Ассоциация учителей физики, 2003.
Тема: Коэффициент полезного действия.
Цели: 1. Познакомить учащихся с понятием коэффициента полезного действия простых механизмов, показать способы определения и расчета КПД, сравнить значения КПД наклонной плоскости, рычага, подвижного и неподвижного блоков.
2. Развивать навыки научно-исследовательской деятельности: выдвижение гипотезы, постановка эксперимента, обработка и анализ полученных результатов.
3. Воспитывать культуру проведения эксперимента, умение доказательно высказывать свое мнение, умение взаимодействовать в команде.
Тип урока. Изучение нового материала.
Оборудование: наборы по механики: подвижный и неподвижный блоки, штативы, линейки, динамометры, каретки, рычаги.
ТСО: ноутбук, мультимедийный проектор, интерактивная доска, документ-камера;
ЦОР – измерение КПД наклонной плоскости.
Ход урока.
Орг. Момент.
Здравствуйте. Сегодня на уроке мы продолжаем изучать простые механизмы.
Начальный этап.
Цель: Актуализация знаний учащихся.
На экране поочередно появляются портреты: Архимед, Петр I, Гартнер. (слайд 2)
У – Кто это? Что вы знаете об Архимеде, … Петре 1, …? Что их связывает?
– Архимед – древнегреческий ученый, изобрел простые механизмы и описал их свойства.
Петр 1 – русский император, вывел Россию на новый этап развития, может быть, использовал простые механизмы при постройке кораблей, их транспортировке.
Третий портрет – неизвестен.
У – О последней исторической личности и как она связана с Архимедом и Петром 1 мы узнаем в конце сегодняшнего урока.
Посмотрим на анаграммы. (слайд 3) Разгадайте слова и найдите лишнее понятие. Что ты знаешь о рычаге? А ты применяешь эти механизмы в жизни. (дома, на даче).
– Блок, ворот, рычаг, веревка. Лишнее слово – веревка, так как остальные – разновидности рычага.
Блок бывает неподвижным и подвижным. Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза, но проигрыш в расстоянии в 2 раза.
Неподвижный блок не дает выигрыш в силе, но позволяет изменить направление действия силы. Блоки применяются на стройках, в хозяйстве для поднятия тяжелых предметов на большую высоту.
Рычаг дает выигрыш в силе. Используется во множествах устройствах: ножницы, тележки, плоскогубцы.
Слайд 4.
– Клин, винт, наклонная плоскость, кран. Лишнее слово КРАН, так как остальные термины обозначают разновидности наклонной плоскости.
У- Если не сказали о золотом правиле механики – намекнуть по цвету клина – Что еще мы знаем о простых механизмах
– ни один простой механизм не дает выигрыш в работе.
3. Определение темы и цели урока.
У- Однако в реальных условиях, для совершения нужной (полезной) работы требуется затратить большую работу. Как вы думаете почему?
– в природе действую силы трения, сопротивления. Кроме того, выполняются лишние, но необходимые для достижения результаты действия.
У – Рассмотрим пример (слайд 5): в аппарат для получения сока необходимо погрузить яблоки. Грузчик поднимает яблоки в корзинах и высыпает их. Какие виды работ он совершает?
– работа по подъему яблок, по подъему корзины, подъем самого блока и веревки, преодоление силы трения – это полная работа, которую выполняет человек.
Полезной является только работа по подъему яблок, но без остальных видов работ необходимый результат не может быть достигнут.
У – (слайд 6) Соотношение между полезной о полной работой называется коэффициентом полезного действия механизма. . Запишите тему урока и определение коэффициента полезного действия в опорных конспектах, которые лежат у вас на парте. КПД обозначается греческой буквой «эта» η.
В каких единицах измеряется КПД?
– в процентах.
Сегодня вы выступите в роли ученых экспериментаторов и рассчитываете КПД простых механизмов: наклонной плоскости, подвижного и неподвижного блоков, рычага. Напомните мне, что нужно, чтобы провести исследование?
Выдвинуть гипотезу, провести эксперимент и проанализировать результаты.
(слайд 7) Все приборы, перед тем как попасть к вам на стол поступили в институт в коробках, на которых написано 100%, 120%, 30%, 80%. Определите в какой коробке лежали ваши приборы.
Ученики делают предположения. Допускают, что 120% – неверное значение и маркировщик сделал ошибку.
Какое значение КПД могут иметь простые механизмы?
– простой механизм не может иметь КПД больший 100%.
Это гипотеза нашего исследования. (на доске появляется запись гипотезы).
4. Проведение эксперимента (задания в выбором пути решения проблемы).
Работаем в группах, каждая из которых, решая свою задачу, доказывает гипотезу. Вы выбираете способ доказательства: экспериментальный метод или решение теоретической задачи. А ученики Т. и М. найдут КПД наклонной плоскости, используя виртуальный эксперимент. Результаты работы групп заслушаем и обсудим классом. А что нужно, чтобы работа вашей группы была успешной. В случае несогласия с выбором, как вы поступите?
Учащиеся выполняют работу (10 мин). (Приложение 1)
5. Анализ результатов.
Закончили эксперимент. Положили приборы. Приступим к анализу полученных результатов.
Учащиеся выходят и заполняют итоговую таблицу. (слайд 8)
После доклада результатов измерения КПД наклонной плоскости задать вопрос: Как вы думаете, что лучше использовать виртуальный эксперимент или физический? (доказательное высказывание своего мнения). Свое мнение.
В таблице записаны полученные результаты КПД всех механизмов.
У- Какой механизм обладает самым маленьким значением КПД? (наклонная плоскость)
А какой самым большим? (неподвижный блок)
Теперь оборудование разложим по коробкам. (слайд 9)
Выходит ученик, исправляет надписи на коробках, и проводит соответствие. 120% – такого КПД быть не может.
А механизм с КПД 100% существует, кто может назвать такой? Ученик, который является членом научного общества, получил задание найти такой механизм
– Сообщение учащегося: Я изучил этот вопрос: Механизм, КПД которого равен 100%, называется вечным двигателем. В природе их не существует, но делались попытки изобрести. …
В начале урока было показано три портрета: Архимед, Перт 1 и Гартнер. Гартнер – это мошенник-изобретатель, который якобы изобрел вечный двигатель и пытался его продать Петру 1 за 100 000 рублей. Логическая цепочка такая – Архимед изобрел простые механизмы, Петр 1 использовал их, а Гартнер – наживался на простых механизмах, используя доверчивость людей. Архимед спасал своего царя, а Гартнер чуть не погубил репутацию Петра 1.
Подведем итог урока. Я довольна работой всего класса, но особо отмечаю ….. (выставление оценок). А остальные ребята могут получить оценки за выполнение домашнего задания.
6. Домашнее задание (дифференцированный подход)
Еще больше узнать о вечном двигателе, вы можете, изучив этот вопрос дома. (слайд 15)
Поэтому домашнее задание следующее: Составьте не менее трех вопросов к § 61.
И задание на выбор: сообщение о моделях вечного двигателя. Придумать свою модель вечного двигателя.
Составить две задачи по теме КПД простого механизма.
7 Рефлексия. (слайд 16)
Ответьте вопрос: А я и не знал, что…
Я меня возникли трудности при…