Как можно увеличить коэффициент полезного действия наклонной плоскости
Тема урока: Определение коэффициента полезного действия наклонной плоскости.
Цель урока: Научиться определять КПД наклонной плоскости.
Задачи урока: Обучающие:
Убедиться на опытах, что полезная работа, выполненная с помощью наклонной плоскости, меньше затраченной работы.
Определить КПД при подъеме тела по наклонной плоскости.
Выяснить, от чего зависит КПД при подъеме тела по наклонной плоскости.
Показать связь изученного материала с жизнью.
Развивающие:
Создать условия для развития личности учеников в процессе их деятельности.
Способствовать развитию практических навыков измерения силы с помощью динамометра, выполнения схемы эксперимента.
Продолжить формирование умения выделять главное, выдвигать гипотезу и проверять её на опыте.
Воспитательные:
Продолжить развитие коммуникативных навыков работы в команде (взаимоуважение, взаимопомощь и поддержка).
Планируемые результаты:
Предметные: обучающиеся научатся измерять характеристики наклонной плоскости, рассчитывать полезную и затраченную работу, КПД простого механизма; выяснят, что полезная работа всегда меньше затраченной и, следовательно, КПД меньше 100 % и не зависит от веса поднимаемого тела, но его можно увеличить, увеличивая угол наклона плоскости к горизонту.
Формируемые УУД:
Личностные: установление учащимися связи между целью учебной деятельности и ее мотивом (смыслообразование).
Регулятивные:
Умение постановки учебной задачи на основе соотнесения известного и неизвестного материала, прогнозирования результата,
Составления плана и последовательности действий, оценивания и контроля полученного результата, корректировки плана и способов действия в случае расхождения эталона и полученного результата.
Коммуникативные: умение слушать, участвовать в коллективном обсуждении проблемы, вступать в диалог, точно выражать свои мысли, владение монологической и диалогической формами речи в соответствии с нормами родного языка, интегрироваться в группу сверстников и строить продуктивное сотрудничество со сверстниками и взрослыми.
Познавательные:
Постановка и решение проблемы, выбор наиболее эффективных способов выхода из проблемной ситуации в зависимости от конкретных условий, создание алгоритмов деятельности при решении проблем поискового характера.
Формирование знаково-символических УУД.
Самостоятельное формулирование познавательной цели, выдвижение гипотезы.
Рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности.
Форма урока: Исследовательская работа обучающихся.
Оборудование: Компьютер, проектор, экран.Комплект приборов для выполнения лабораторной работы: направляющая рейка, динамометр, измерительная лента, брусок, , штатив с муфтой и лапкой (14 шт.).
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
1Что называют простыми механизмами?
Приспособления, служащие для преобразования силы, называют простыми механизмами.
Для какой цели применяют простые механизмы
2 Какие условия необходимы для совершения механической работы?
3 Привести формулу расчета механической работы
4 Назвать единицы измерения механической работы
5 В чем состоит «золотое правило» механики?
6 Какую силу называют силой трения?
7 Назвать причины возникновения трения
8 Как можно измерить силу трения?
9 Как называют прибор для измерения силы?
10 Как определяется цена деления шкалы измерительного прибора?
11 Что называют весом тела?
12 Дать характеристику весу тела.
вес направлен по радиусу к центру Земли, точкой его приложения является место соприкосновения с опорой или подвесом, значение рассчитывается по формуле Р = mg, где P – вес тела, m – масса тела, g – ускорение свободного падения.
13 Как можно измерить вес тела?
14 Назвать единицы измерения веса тела
15 Назвать виды простых механизмов
2. Рассмотрим ситуацию. Слайды 2
Рабочему надо загрузить бочку с бензином в кузов грузовой автомашины. Чтобы просто поднять её, надо приложить очень большую силу – силу, равную силе тяжести (весу) бочки. Такую силу рабочий приложить не может.
• Как ему поступить?
(учащиеся предлагают свои варианты)
…тогда он кладет две доски на край кузова и вкатывает бочку по образовавшейся наклонной плоскости, прикладывая силу, значительно меньшую , чем вес бочки! Слайд 3
Вывод:Слайд 4
· Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия.
· К таким устройствам относятся пандусы, эскалаторы, обычные лестницы и конвейеры.
3. Какими параметрами характеризуется наклонная плоскость? Слайд 6
4. Лабораторная работа]Слайды 7-12
«Определение коэффициента полезного действия при подъеме тела по наклонной плоскости».
Предмет исследования: наклонная плоскость.
Цель исследования: рассчитать КПД при подъеме тела по наклонной плоскости.
Задачи исследования:
– Рассчитать полезную работу.
– Рассчитать затраченную работу.
– Сравнить полезную и затраченную работу.
– Рассчитать КПД при подъеме тела по наклонной плоскости.
КПД – это физическая величина, равная отношению полезной работы к затраченной, выраженная в процентах.
Например, КПД= 75%.
Это число показывает, что из 100% (затраченной работы) полезная работа составляет 75%.
Инструктаж по выполнению работы.
Выполнение лабораторной работы.
Определите цену деления приборов (динамометра и линейки).
1. Установите доску на высоте h, измерьте ее.
2. Измерьте динамометром вес бруска Р.
3. Положите брусок на доску и динамометром тяните его равномерно вверх вдоль наклонной плоскости. Измерьте силу F. Вспомните, как правильно при этом пользоваться динамометром.
4. Измерьте длину наклонной плоскости s.
5. Рассчитайте полезную и затраченную работу.
6. Вычислите коэффициент полезного действия при подъеме тела по наклонной плоскости.
7. Данные запишите в таблицу № 1.
8. Сделайте вывод.
Оформление результатов работы
Таблица 1.
Вес тела
Р, Н
Высота
h, м
Апол,
Дж
Сила
F, Н
Длина
s, м
Азатр,
Дж
КПД,
%
Вывод:КПД меньше 100 %
5. Исследовательская работа. Слайд 13
• Проблема. От чего может зависеть КПД наклонной плоскости?
• Гипотеза. Если увеличить высоту наклонной плоскости, то КПД при подъеме тела по наклонной плоскости не изменится (увеличится, уменьшится).
Учащиеся выбирают один из предложенных вариантов исследования:
• Как зависит КПД при подъеме тела по наклонной плоскости от высоты наклонной плоскости?
Оформление результатов работы
Вывод:
КПД при подъеме тела по наклонной плоскости зависит от высоты наклонной плоскости. Чем больше высота наклонной плоскости, тем КПД больше
6. Домашнее задание. Слайды 31 – 32
Параграф 36 повторить, подготовиться к контрольной работе.
Для желающих подготовить сообщения.
· Простые механизмы у меня дома
· Устройство мясорубки
· Простые механизмы на даче
· Простые механизмы в строительстве
· Простые механизмы и тело человека
7. Закрепление изученного материала Слайды 31 – 34
Работа с текстом
Решите кроссворд
Для сильных учащихся задача со*
Мини – тест.
Ваш КПД сегодня на уроке
1. 100%
2. больше 100%
3. меньше 100%
4. 0%
Исследование трудно, однако приятно и полезно.
Покажите мне, и я запомню.
Дайте мне действовать самому, и я научусь!
Тема урока: Определение КПД при
подъеме тела по наклонной плоскости.
Цели урока: убедиться на опытах, что
полезная работа, выполненная с помощью наклонной
плоскости меньше полной работы. Определить КПД.
Задачи урока:
- Сформировать представление о том, что простые
механизмы (наклонная плоскость, клин, блоки,
рычаг) использовались в древности и сейчас. - Создать условия для развития личности учеников
в процессе их деятельности. - Способствовать развитию практических навыков и
умений. - Научить выделять главное, сравнивать, развить
способности к обобщению, систематизации
полученных знаний. Формировать умение работать в
паре.
Тип урока: урок отработки
специальных умений и навыков.
Форма урока: исследовательская
работа учащихся
Оборудование: компьютер, динамометр,
трибометр, брусок, набор грузов, штатив с муфтой и
лапкой, метр.
Ход урока
1. Организационный момент. Актуализация знаний.
Какие простые механизмы
использовались при строительстве пирамид? (Клин,
блок, наклонная плоскость, рычаг.)
Какие простые механизмы имеются в
башенном кране? Тест слайды.
Презентация, слайд 1-3.
2. Постановка цели и задач урока: проблемная
ситуация.
Купили пианино, которое нужно
доставить на третий этаж. (Вывожу детей на
постановку цели и задач, обсуждаем, мотивирую
через новый проблемный вопрос:
Вы строите дом, что служит вам для
подъема тяжелых строительных материалов? Как
необходимо установить наклонную плоскость,
чтобы КПД ее был равен 100%?).
Сегодня на уроке мы должны провести
исследование. Как вы считает, что будет предметом
нашего исследования?
Предмет исследования: наклонная
плоскость.
Цель исследования: Выявить чему
равна полезная работа и затраченная, рассчитать
КПД установки.
Задачи исследования:
- Рассчитать полезную работу.
- Рассчитать затраченную работу.
- Сравнить совершенную и полезную работы.
- Рассчитать КПД.
- При увеличении крутизны наклонной плоскости,
как изменяется КПД.
Способы исследования:
- Наблюдение.
- Измерение и расчеты.
- Анализ, сравнение.
- Обобщение.
3. Инструктаж по выполнению работы.
Слайды 4 -11
1. Закрепите трибометр в лапке штатива,
которая находится на высоте Н (м).
2.Определите динамометром вес бруска Р
(Н).
3.Положите брусок на трибометр и
динамометром тяните его равномерно вверх вдоль
наклонной плоскости с силой F (Н).
4.Вычислите коэффициент полезного
действия наклонной плоскости.
5.Измените угол наклона трибометра.
Определите КПД наклонной плоскости. Сделайте
вывод о зависимости наклонной плоскости от угла
ее наклона.
4. Форма организации деятельности учащихся:
учащихся.
Гипотеза: если увеличить крутизну
наклонной плоскости, то КПД увеличится.
Проблемный вопрос: применение
наклонной плоскости в жизни, во сколько раз
выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем
в расстоянии, а дает ли этот механизм выигрыш в
работе?
5. Оформление результатов работы.
h,м | Р, Н | Ап, Дж Ап=Ph | s, м | F,H | Аз, Дж Аз =Fs | = Ап/ Азx100% |
6. Выводы.
В конце исследования сформулированы
выводы: КПД любого механизма всегда меньше 100%.
Конструируя механизмы, стремятся увеличить их
КПД. Для этого уменьшают трение в осях механизмов
и их вес. На практике совершенная с помощью
механизма полная работа всегда несколько больше
полезной работы. Гипотеза подтвердилась: при
увеличении крутизны наклонной плоскости КПД
увеличился.
Наклонная плоскость дает выигрыш в
силе. Выполняется Золотое правило механики. Мне
понравилось измерять КПД наклонной плоскости. Я
убедилась, что с помощью наклонной плоскости
легче поднимать грузы.
7. Рефлексия
Главным для меня было…
За этот час я понял…
Мне понравилось…
8. Задание на дом: § 61, задача стр. 151
Инвидуальные задания.
1. Построить проект пирамиды и провести
исследования в ней – проектная работа.
2. Энергетика пирамид – исследовательская
работа.
Приложение
| Предмет: | Физика. |
| Класс: | 7 класс. |
| Учебник: | Перышкин, А. В. Физика. 7 кл. [Текст] : учеб. для общеобразоват. учебн. заведений / А. В. Перышкин, – М. : Дрофа, 2010. – 192 с. |
| Тема урока: | Определение коэффициента полезного действия наклонной плоскости. |
| Цель урока: | Знакомство обучающихся с новой физической величиной – коэффициентом полезного действия механизма. |
| Задачи урока: | Обучающие:
Развивающие:
Воспитательные:
|
| Планируемые результаты: | Предметные: обучающиеся научатся измерять характеристики наклонной плоскости, рассчитывать полезную и затраченную работу, КПД простого механизма; выяснят, что полезная работа всегда меньше затраченной и, следовательно, КПД меньше 100 % и не зависит от веса поднимаемого тела, но его можно увеличить, увеличивая угол наклона плоскости к горизонту. Формируемые
|
| Тип урока: | Урок отработки специальных умений и навыков. |
| Форма урока: | Исследовательская работа обучающихся. |
| Оборудование: |
|
| Материалы к уроку |
|
| Авторский медиапродукт: |
|
| Программное обеспечение: | MS Office 2010, KMPlayer или другая программа, поддерживающая файлы с расширением swf. |
Сценарий урока состоит из семи этапов.
1. Организационный (2 мин.): Учитель
отмечает отсутствующих на уроке обучающихся,
напоминает присутствующим на уроке, что они
продолжают изучать простые механизмы и уже знают
их определение, виды, «Золотое правило» механики,
правило равновесия рычага, а сегодня ребята
могут познакомиться еще с одной характеристикой
простого механизма, но после того, как откроют
закрытое пазлами послание.
2. Актуализация знаний (8 мин.):
Учитель выводит на экран слайд 2 презентации к
уроку «Определение коэффициента полезного
действия наклонной плоскости». Программа
составлена следующим образом: по щелчку мыши,
точно подведенной к номеру вопроса, раскрывается
слайд с самим вопросом, на нем размещается текст
вопроса. Проверить правильность ответа можно по
щелчку мыши. По управляющей кнопке можно
вернуться на слайд № 2. Щелчком мыши по полю
правильно отвеченного вопроса пазл убирается и
открывается часть послания. Выбирается
следующий вопрос и все повторяется. Интереснее
выбирать вопросы в произвольной
последовательности. После ответа на последний
вопрос на экране открывается послание ребятам:
«Скажи мне – и я забуду. Покажи мне – и я запомню.
Дай мне действовать самому – и я научусь!».
3. Создание проблемной ситуации (4 мин.):
Учитель создает и предлагает обучающимся найти
выход из проблемной ситуации: рабочему
необходимо загрузить тяжелую бочку на корабль,
но чтобы это сделать, надо приложить очень
большую силу – силу, равную весу бочки. Такую
силу рабочий приложить не может. Ребята
предлагают применить наклонную плоскость. Учитель
выводит на экран слайд 3 презентации к уроку
«Определение коэффициента полезного действия
наклонной плоскости» (на него вставлена
flash-модель Единой коллекции ЦОР «Простые
механизмы. Наклонная плоскость»), раскрывает
сцену 5. задает вопрос: только ли на подъем
груза расходуется затраченная рабочим энергия?
Обучающиеся предполагают, что часть энергии
расходуется на преодоление силы трения. Учитель
выводит на экран слайд 4 презентации к уроку
«Определение коэффициента полезного действия
наклонной плоскости», (на него вставлена
flash-модель Единой коллекции ЦОР «Коэффициент
полезного действия механизма»), раскрывает сцену
3. Обсуждается вопрос о возможности разного
соотношения работы, совершенной механизмом, и
энергии, которая расходуется на преодоление силы
трения. Ученики выдвигают предположения о
существовании физической величины,
характеризующей эффективность простого
механизма.
4. Изучение нового материала (8 мин.):
Учитель демонстрирует подъем тела с помощью
наклонной плоскости, измеряет вес тела и силу
трения, высоту и длину наклонной плоскости.
Обучающиеся сравнивают вес тела с силой трения,
высоту наклонной плоскости с ее длиной, делают
вывод о выигрыше в силе и проигрыше в расстоянии
при использовании наклонной плоскости.
Учитель выводит на экран слайды 5-6
презентации к уроку «Определение коэффициента
полезного действия наклонной плоскости», дает
характеристику КПД простого механизма.
Обучающиеся выполняют чертеж наклонной
плоскости с обозначением ее длины, высоты,
записывают определение и расчетную формулу КПД
простого механизма.
5. Исследовательская практическая работа
(17 мин.): Учитель организует обсуждение плана
исследования. Обучающиеся составляют план и
последовательность действий для определения КПД
наклонной плоскости:
- Измерить вес бруска (Р).
- Измерить высоту наклонной плоскости (h).
- Рассчитать полезную работу по формуле
- Измерить силу трения (Fтр).
- Измерить длину наклонной плоскости (l).
- Рассчитать затраченную работу по формуле
- Рассчитать КПД наклонной плоскости по
формуле
Учитель выводит на экран слайды 7-11 презентации
к уроку «Определение коэффициента полезного
действия наклонной плоскости», проводит
инструктаж по безопасному выполнению
лабораторной работы, формулирует проблемный
вопрос: от каких параметров зависит КПД
наклонной плоскости. Обучающиеся
самостоятельно формулируют познавательную
задачу: проверить как зависит КПД наклонной
плоскости от веса поднимаемого тела и угла
наклонной плоскости? Выдвигают гипотезу: КПД
наклонной плоскости зависит от угла наклона и не
зависит от веса поднимаемого тела.
Учитель раздает ученикам комплекты приборов
для выполнения лабораторной работы, инструкцию
по охране труда (Приложение
1), технологическую карту выполнения
лабораторной работы № 14 «Измерение
КПД при подъеме тела по наклонной плоскости» (Приложение 2),
оказывает помощь группам обучающихся в
выполнении работы. Обучающиеся выполняют
лабораторную работу при разном угле наклона
плоскости к горизонту и разном весе поднимаемого
груга.
6. Рефлексия (4 мин.): Обучающиеся
оценивают и анализируют полученные результаты
работы: Ап должна быть меньше Аз; высота
наклонной плоскости должна быть меньше ее длины,
полученный КПД должен быть меньше 100%. Если
полученный результат не верен, находят ошибку в
измерении или расчетах. Оформляют результаты
работы, делают вывод: в ходе лабораторной работы
КПД наклонной плоскости при угле наклона 20° к
горизонту оказался равным 45%, он всегда меньше
100%, зависит от угла наклона (чем больше угол
наклона плоскости, тем больше ее КПД) и не зависит
от веса поднимаемого тела.
7. Домашнее задание (2 мин.): Учитель
выводит на экран слайд 12 презентации к уроку
«Определение коэффициента полезного действия
наклонной плоскости», озвучивает,
комментирует, дает рекомендации по
эффективному выполнению домашнего задания:
- § 61;
- Подготовить сообщения (по желанию):
- Простые механизмы дома, на даче.
- Простые механизмы в строительстве.
- Простые механизмы и тело человека.
Адреса используемых ресурсов Интернет
- https://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b5266-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/5_8.swf
- https://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b526a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/5_
12.swf