Маршрут занятия
1. Входная диагностика
Выполни задания без подсказок. Это не контрольная на отметку: результат покажет, какие инструменты нужно восстановить в первую очередь.
7. Задача ВПР. Ящик перемещают по горизонтальному полу на 4 м, действуя постоянной горизонтальной силой 25 Н. Чему равна работа этой силы?
8. Задача ВПР. Подъёмник совершил работу 36 кДж за 2 мин. Определи его мощность.
2. Механическая работа
Механическая работа показывает, сколько энергии передано телу или отнято у него действующей силой при перемещении.
Если сила направлена вдоль движения и постоянна:
Единица работы: 1 Дж = 1 Н·м. Один джоуль — работа силы 1 Н на пути 1 м.
В этой модели сила и перемещение сонаправлены, поэтому используется формула A = Fs.
Когда работа положительна, отрицательна или равна нулю?
Важно. Усталость человека не доказывает совершение механической работы над грузом. Если груз не переместился, его перемещение равно нулю и работа силы над ним равна нулю.
Быстрая проверка
В каком случае сила тяжести совершает положительную работу?
3. Мощность
Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени, то есть насколько быстро передаётся энергия.
Единица мощности: 1 Вт = 1 Дж/с.
Два механизма могут выполнить одинаковую работу, но более мощный сделает это быстрее.
| Величина | Обозначение | Единица СИ |
|---|---|---|
| Сила | F | ньютон (Н) |
| Путь | s | метр (м) |
| Работа | A | джоуль (Дж) |
| Время | t | секунда (с) |
| Мощность | N | ватт (Вт) |
Интерактивная модель «Работа и мощность»
Измени силу, путь и время. Сравни, какие параметры влияют на работу, а какие — на мощность.
Силу и путь не изменили, но работу выполнили вдвое быстрее. Что произошло?
Перед вторым уроком отдохни 10 минут и вернись к вопросу: где может «храниться» способность тела совершить работу?
4. Механическая энергия
Энергия — физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершить работу. Работа описывает передачу энергии, а энергия — состояние системы.
Общая единица: работа, кинетическая и потенциальная энергия измеряются в джоулях. Но это разные понятия: работа — процесс передачи энергии, энергия — характеристика состояния.
От чего зависит энергия?
5. Превращения механической энергии
Когда тело падает без сопротивления воздуха, его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается. В идеальной модели их сумма остаётся постоянной.
Интерактивная модель «Вертикальное падение без потерь»
Передвигай бегунок вручную или нажми «Пуск», чтобы наблюдать медленное падение и превращение потенциальной энергии в кинетическую.
Шарик находится на высоте 10 м.
Полная механическая энергия: 200 Дж
Тело спускается без потерь энергии. Что происходит по мере уменьшения высоты?
6. Расчётный практикум
1. Рабочий толкает тележку с постоянной силой 60 Н по направлению движения. Тележка проходит 8 м за 12 с. Найди работу и среднюю мощность.
2. Мяч массой 0,5 кг начинает свободно падать без начальной скорости с высоты 3,6 м над землёй. Сопротивлением воздуха пренебреги, потенциальную энергию на уровне земли считай равной нулю. На какой высоте кинетическая энергия мяча станет равна его потенциальной энергии? Найди значение каждой энергии. Прими g = 10 Н/кг.
3. Установи соответствие между ситуацией и основной величиной, которую находят.
7. Итог занятия
Теперь я могу
- объяснить различие между работой, мощностью и энергией;
- использовать формулы A = Fs и N = A/t;
- вычислять Eк = mv²/2 и Eп = mgh;
- переводить кДж в Дж, минуты в секунды;
- описывать превращение потенциальной энергии в кинетическую.
Домашняя работа
- Повторить определения и четыре формулы: A, N, Eк, Eп.
- Решить: подъёмный кран равномерно поднял груз массой 200 кг на высоту 5 м за 20 с. Найти работу силы крана и мощность. Принять g = 10 Н/кг.
- Составить собственный пример превращения потенциальной энергии в кинетическую и изобразить энергетическую цепочку.