Как увеличить коэффициент полезного действия наклонной плоскости
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
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%
Автор: Дмитриева Вера Владимировна,
учитель физики ГОУ лицей № 384 Кировского района Санкт – Петербурга
Скачать презентацию к уроку
Введение
Понятие «коэффициент полезного действия» впервые вводится в курсе физики в 7 классе. Использование современных образовательных технологий позволяет учащимся повысить мотивацию обучения и эффективность усвоения материала.
При проведении урока «Определение коэффициента полезного действия при подъеме тела по наклонной плоскости»использовалась технология исследования в обучении.
Урок включает следующие этапы: актуализация знаний, изучение нового материала (выполнение лабораторной работы), проведение исследования, рефлексия.
В ходе урока использовалась работа в парах. Применение этой технологии позволило учащимся не только приобрести новые знания, но и развить способность к активному творчеству.
Цели и задачи урока
Задачи урока:
· Актуализация знаний учащихся
· Вызвать интерес к изучаемому материалу
· Мотивировать деятельность учащихся
Цели:
Обучающие:
· Познакомить учащихся с новой физической величиной – КПД механизма.
· Убедиться на опытах, что полезная работа, выполненная с помощью наклонной плоскости, меньше затраченной работы.
· Определить КПД при подъеме телапонаклонной плоскости.
· Выяснить, от чего зависит КПД при подъеме телапонаклонной плоскости.
· Проверить умение применять полученные знания для решения практических и исследовательских задач.
· Показать связь изученного материала с жизнью.
Развивающие:
- Создать условия для развития личности учеников в процессе их деятельности.
- Способствовать развитию практических навыков и умений.
- Формировать умение выдвигать гипотезу, проверять её.
- Научить выделять главное, сравнивать, развить способности к обобщению, систематизации полученных знаний. Формировать умение работать в паре.
Воспитательные:
- Развитие коммуникативных навыков.
- Развитие навыков работы в команде (взаимоуважение, взаимопомощь и поддержка).
Здоровьесберегающие:
Выстраивание модели здоровьесберегающего урока.
Форма урока:Исследовательская работа учащихся.
Ход урока
· Организационный момент.
· Актуализация знаний. Разминка.
· Выполнение лабораторной работы.
· Физическая пауза.
· Исследовательская часть работы.
· Домашнее задание.
· Закрепление изученного материала.
1. Организационный момент.Слайды 2-3
2. Актуализация знаний. Разминка.Слайды 4-7
1. Что такое простые механизмы?
Перечислите, какие простые механизмы Вы знаете.
Приведите примеры применения простых механизмов.
Для чего они нужны?
Объясните своими словами смысл выражения “получить выигрыш в силе”.
Сформулируйте «золотое правило» механики.
2. Рассмотрим ситуацию. Слайды 8 – 9
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!
Вывод:Слайд 10 – 11
· 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?
3. Лабораторная работа № 10.[1]Слайды 12 – 21
«Определение коэффициента полезного действия при подъеме тела по наклонной плоскости».
Предмет исследования: наклонная плоскость.
Цель исследования:рассчитать КПД при подъеме телапонаклонной плоскости.
Задачи исследования:
– Рассчитать полезную работу.
– Рассчитать затраченную работу.
– Сравнить полезную и затраченную работу.
– Рассчитать КПД при подъеме телапонаклонной плоскости.
Оборудование:Компьютер, мультимедийный проектор (для учителя)
· Штатив
· Доска
· Брусок
· Набор грузов
· Динамометр
· Мерная лента (линейка)
Изучение нового материала.
1. Познакомить учащихся с новой физической величиной – КПД механизма.
КПД – это физическая величина, равная отношению полезной работы к затраченной, выраженная в процентах.
КПД обозначается буквой «эта»
КПД измеряется в процентах.
Какая работа является полезной, какая работа является затраченной?
Затраченная работа Азатраченная=F*s
Полезная работа Aполезная= P*h
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: | ||||||
• Полезная работа _______________, чем затраченная.
• Коэффициент полезного действия при подъеме тела по наклонной плоскости _____ %, т.е. это число показывает, что __________________________________________________________________.
4. Физическая пауза.Слайды 22 – 25
Примеры наклонной плоскости. Учащиеся смотрят слайды с примерами применения наклонной плоскости.
5. Исследовательская работа. Слайды 26 – 30
• Проблема. От чего может зависеть КПД наклонной плоскости?
• Гипотеза. Если увеличить (уменьшить) высоту наклонной плоскости, то КПД при подъеме тела по наклонной плоскости не изменится (увеличится, уменьшится).
• Если увеличить (уменьшить) вес тела, 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?
• Как зависит КПД при подъеме тела по наклонной плоскостиот веса тела?
Оформление результатов работы
Таблица 2.
Вес тела Р, Н | Высота h, м | Апол, Дж | Сила F, Н | Длина s, м | Азатр, Дж | КПД, % |
Вывод: | ||||||
Вывод:
КПД при подъеме тела по наклонной плоскости зависит (не зависит) от высоты наклонной плоскости. Чем больше (меньше) высота наклонной плоскости, тем КПД __________.
КПД при подъеме тела по наклонной плоскостизависит (не зависит) от веса тела. Чем больше (меньше) вес тела, тем КПД __________.
Обсуждение вариантов исследования.
6. Домашнее задание. Слайды 31 – 32
Параграф 60, 61, задача 474.
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 [2]
При использовании _________________ механизмов человек совершает _______________. Простые механизмы позволяют получить выигрыш ______________ . При этом во сколько раз ________________ в силе, во столько же раз _________________________________. В этом состоит ___________________________________ механики. Оно формулируется так: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. Обычно при движении тела ______________________________ трения. Поэтому величина _____________________ работы всегда больше ____________________ . Отношение ________________________________________ к ______________________, выраженное в процентах, называется _______________________________________________________________________________________ : ______________.
Мини – тест.
Ваш КПД сегодня на уроке
1. 100%
2. больше 100%
3. меньше 100%
4. 0%
Литература
1 А.В.Перышкин Физика 7 класс. М.: Дрофа, 2010
2 Г.Н.Степанова Физика 7 рабочая тетрадь ч.1. СПб СТП-Школа, 2003