Модульная программа «Работа и мощность. Энергия»

Модуль.

Название

М1.

Механическая работа

М2.

Мощность

М3.

Простые
механизмы

М4.

Момент силы

М5.

Рычаги в технике, быту и природе. ЛР № 9 «Выяснение условия равновесия рычага»

М6.

Применение закона равновесия рычага к блоку. Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило механики»

Дидактическая  цель модуля

Знакомство с основными понятиями темы, определение для каждого ученика объёма самостоятельной работы

Ознакомление учащихся с понятием мощности. Определение  важной роли этой величины

Знакомство с простыми механизмами: рычагом, блоками, наклонной плоскостью. Определение условия равновесия рычага

Получение представления о плече силы и моменте силы

Формирование практических умений уравновешивания рычага. Осознание его роли в жизни человека

Знакомство с понятиями подвижного и неподвижного блоков. Формирование знаний о равенстве работ

Учебные элементы

УЭ1

Понятие механической работы, единицы работы

Понятие мощности, единицы мощности

Понятие о простых механизмах, рычагах, блоках, наклонной плоскости

Понятие плеча

силы

Примеры применения рычагов в технике, быту и природе

Понятие о неподвижном и подвижном блоках

УЭ2

Определение механической работы для случаев, когда сила совпадает с направлением движения тела

Формула механической мощности

Использование простых механизмов

Понятие момента силы

Рассмотрение устройства и действия рычажных весов

Определение выигрыша в силе при помощи подвижного блока

УЭ3

Зависимость механической работы от силы и перемещения

Расчёт мощности при равномерном движении

Выяснение равенства сил на рычаге

Определение знака силы по её направлению

Алгоритм выполнения экспериментальной деятельности

Равенство работ при использовании простых механизмов

УЭ4

Решение задач на расчёт механической работы

Решение качественных и расчётных задач на определение мощности

Установление правила равновесия рычага

Формулирование правила моментов сил

Первый способ выяснения равновесия рычага с помощью набора грузов (1-й и 2-й уровни)

Уточнение «золотого правила механики»

УЭ5

Обсуждение вопроса: совершают ли работу сила тяжести и сила упругости при горизонтальном движении тела?

Сравнение мощностей различных двигателей. Определение
своей мощности

Решение задач на правило равновесия рычага

Применение правила моментов сил в  решении задач

Второй способ выяснения равновесия рычага с помощью динамометра и набора грузов (3-й уровень)

Решение качественных задач на равенство работ (1-й и 2-й уровни)

УЭ6

Выходной контроль

УЭ7

Подведение итогов

Модуль.

Название

М7.

Решение задач на «золотое правило механики»

М8.

Коэффициент полезного действия (КПД) механизма. ЛР № 10 «Определение КПД при подъёме тела по наклонной плоскости»

М9.

Решение задач на определение КПД простых механизмов

М10.

Энергия.
Потенциальная и кинетическая энергия. Кратковременная КР № 4 по теме «Работа и мощность»

М11.

Превращение одного вида механической энергии в другой. Закон сохранения полной механической энергии

М12.

Обобщающий урок по теме «Работа и мощность. Энергия»

Дидактическая цель модуля

Формирование практических умений по применению «золотого правила механики»

Осмысление эксперимен-тальных методов определения КПД

Приобретение умений решения задач на определение КПД простых механизмов

Знакомство с понятием энергии, видами механической энергии. Контроль и самоконтроль (рефлексия) учебных достижений по теме

Осознание превращения одного вида механической энергии в другой. Знакомство с законом сохранения полной механической энергии

Систематизация и обобщение знаний и умений по теме

Учебные элементы

УЭ1

Применение формул по доказательству «золотого правила механики».

F₁/F₂ = s₂/s₁, или

F₁s₁ = F₂s₂

Понятие о КПД

Решение расчётных задач по определению КПД для  наклонной плоскости (1-й, 2-й, 3-й уровни)

Понятие энергии, характеризующей способность тел совершать работу

Переход одного вида механической энергии в другой

Понятие о механической работе, её определение, единицы. Определение работы разных сил

УЭ2

Доказательство равенства работ при подъёме по наклонной плоскости и работы по подъёму груза на ту же высоту (1-й, 2-й уровни)

Понятие о полезной и затраченной работах, сравнение их по величине (теоретически, 1-й, 3-й уровни)

Решение расчётных задач по определению КПД для рычага (1-й, 2-й уровни)

Понятие о кинетической энергии. Зависимость  кинетической энергии от массы тела и его скорости

Понятие о полной механической энергии

Понятие мощности, нахождение по формулам, единицы мощности; сравнение мощностей разных механизмов

УЭ3

Доказательство равенства работ для других простых механизмов (3-й уровень)

Определение на опыте факта A_п < A_з (1-й, 2-й уровни)

Решение экспериментальных задач на расчёт КПД (3-й уровень)

Понятие о потенциальной энергии (поднятого над землёй тела и деформированного тела)

Закон сохранения полной механической энергии

Понятие энергии, виды механической энергии, превращение одного вида энергии в другой

УЭ4

Решение качественных и расчётных задач

Доказательство «золотого правила механики» без учёта трения (3-й уровень)

Выходной контроль

Дифференцированные
задания по выявлению уровня усвоения содержания учебных элементов тем модулей М1–М9

Решение задач на закон сохранения энергии

Значение закона сохранения энергии

УЭ5

Выходной контроль

Выходной контроль

Подведение итогов

Выходной контроль

Выходной контроль

Выходной контроль

УЭ6

Подведение итогов

Подведение итогов

–

Подведение итогов

Подведение итогов

Подведение итогов

М1. Механическая работа.  1-й и 2-й уровни сложности.

ДЦМ: Изучение нового материала и первичное закрепление

Учебный материал с указанием заданий

Когнитивный стиль ИНТЕГРАЛЬНЫЙ

Когнитивный стиль ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ

Руководство по усвоению учебного содержания

Содержание учебного материала (ИТ, ИЭ, ИД)

Содержание учебного материала (ДТ, ДЭ, ДД)

Руководство по усвоению учебного содержания

УЭ 1. Понятие механической работы, единицы работы (1-й и 2-й уровни сложности).

ЧДЦ: изучить понятия, формулу, по которой определяется работа и её единицы.

В каких из приведённых примеров совершается механическая работа?

1. Скалолаз поднимается на гору.

(1 балл.)

2. Человек держит в руках сумку с картофелем.

(1 балл.)

3. Трактор вспахивает землю.

(1 балл.)

ИТ, ИЭ, ИД

Работа = сила × путь.

A = F · s.

A – работа.

F – сила.

s – пройденный путь.

ДТ, ДЭ, ДД

A – работа.

F – сила.

s – пройденный путь.

Работа = сила × путь.

A = F · s.

В каких из приведённых примеров совершается механическая работа?

1. Штангист удерживает над головой штангу с грузами.

(1 балл.)

2. Девочка скатывается на санках с горы.

(1 балл.)

3. Рабочий складывает детали в ящик. 

(1 балл.)

Единица  работы – джоуль, Дж (Джеймс Джоуль, 1818–1889 гг.)

1 Дж – это работа, которую совершает сила 1 Н на пути 1 м в направлении действия силы.

СИ: 1 Дж (джоуль) = 1 Н  · м; 

1 кДж = 1000 Дж; 1 МДж = 1000 кДж = 1 000 000 Дж.

УЭ 2. Определение мех. работы для случаев, когда сила не совпадает с направлением движения тела (2-й ур.).

ЧДЦ: выяснить частные случаи механической работы.

ИТ, ИЭ, ИД

Механическая работа

ДТ, ДЭ, ДД

Частные случаи механической работы

УЭ 3. Зависимость механической работы от силы и перемещения (1-й и 2-й уровни сложности).

ЧДЦ: выяснить, при каких условиях совершается работа.

ИТ, ИЭ, ИД

Условия совершения A

ДТ, ДЭ, ДД

1. Если нет F ⇒ нет A.

2. Если нет s  ⇒ нет A.

3. Если F ⊥ s  ⇒ нет A.

Работа совершается тогда и только тогда, когда под действием силы тело перемещается.

УЭ 4. Решение задач на расчёт механической работы (1-й и 2-й уровни сложности).

ЧДЦ: воспроизводить формулу механической работы, применять её при решении задач.

Повторите соотношения между единицами работы.

1. Выразите в Дж (задания 1–5).

(1–5 баллов.)

2. Выразите в кДж (задания а–д).

(1–5 баллов.)

ИТ, ИЭ, ИД, ДТ, ДЭ, ДД

Выполнение упражнений на перевод единиц работы

Повторите соотношение между единицами работы.

1. Выразите в Дж (задания 1–5).

(1–5 баллов.)

2. Выразите в кДж (задания а–д).

(1–5 баллов.)

1. 48 Н · м =   ... Дж.     а) 1 080 Дж = ... кДж.

2. 520 Н · м =   ... Дж.   б) 200 Дж = ... кДж.

3. 0,39 Н · м =   ... Дж.  в) 42 Дж = = ... кДж.

4. 7,5 кДж = ... Дж.       г) 8 300 Дж = ... кДж.

5. 210 мДж =  ... Дж.     д) 45 000 Дж = ... кДж.

Учебный материал с указанием заданий

Когнитивный стиль ИНТЕГРАЛЬНЫЙ

Когнитивный стиль ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ

Руководство по усвоению учебного содержания

Содержание учебного материала

(ИТ ИЭ ИД-стили)

Содержание учебного материала

(ДТ, ДЭ, ДД-стили )

Рук-во по усвоению учеб. содержания

ИТ, ИЭ, ИД (2-й уровень сложности)

3. Какую работу надо совершить, чтобы положить гантель на стол? (5 баллов.)

ДТ, ДЭ, ДД (2-й уровень сложности)

3. Подъёмный кран поднял груз массой 3 т на высоту 7 м. Какая работа при этом совершилась? (5 баллов.)

УЭ 5. Обсуждение вопроса о том, совершают ли работу сила тяжести и сила упругости при горизонтальном движении тела (1-й и 2-й уровни сложности).

ЧДЦ: отличать случаи, когда A = 0. 

ИТ, ИЭ, ИД

1. Совершает ли работу сила тяжести, когда тело свободно падает?

(1 балл.)

2. Совершается ли механическая работа, если ученик стоит неподвижно и держит портфель в руке?

(1 балл.)

3. Совершается ли работа, если человек поднимается на верхний этаж в лифте?

(1 балл.)

ДТ, ДЭ, ДД

1. Совершает ли работу сила тяжести, действующая на книгу, лежащую на столе?

(1 балл.)

2. На пружине неподвижно висит груз. Совершает ли работу действующая на груз сила упругости?

(1 балл.)

3. Совершается ли работа, когда человек поднимается на верхний этаж здания в лифте? 

(1 балл.)

УЭ6. Выходной контроль.

ЧДЦ: проверить усвоение учебных элементов.

1. Сравните свои ответы с верными:

1) 2000 Дж;       (1 балл.)

2) 400 Дж;         (1 балл.)

3) 0,5 Дж.          (1 балл.)

2. A = F · s = mgs.

A = 5 кг × 10 Н/кг × 8 м = 400 Дж.

(1 балл.)

3. а) А меньше;

б) А больше в два раза.

(2 балла.)

4.  (2-й уровень.) Да, поскольку сила тяги, совершающая работу, увеличивается.

(2 балла.)

ИТ, ИЭ, ИД, ДТ, ДЭ, ДД

1. Выразите в джоулях следующие значения работы:

1) 2 кДж; 2) 0,4 кДж; 3) 500 мДж.

2. Определите работу, совершаемую силой тяжести при падении тела массой 5 кг с высоты 8 м.

3.Сравните затраченную работу А при перемещении ведра в двух случаях.

4. (2-й уровень.) Увеличивается ли работа, когда лошадь увеличивает скорость движения телеги, по сравнению со случаем, когда телега движется с постоянной скоростью?

1. Сравните свои ответы с верными:

1) 2000 Дж;         (1 балл.)

2) 400 Дж;           (1 балл.)

3) 0,5 Дж.            (1 балл.)

2. A = F · s = mgs.

A = 5 кг × 10 Н/кг × 8 м = 400 Дж.

(1 балл.)

3. а) А меньше;

б) А больше в два раза.

(2 балла.)

4.  (2-й уровень.) Да, поскольку сила тяги, совершающая работу, увеличивается.

(2 балла.)

УЭ 7. Подведение итогов.

ЧДЦ: заполнить лист контроля. Оценить знания.

Лист контроля

1-й уровень

2-й уровень

ИТ, ИЭ, ИД, Т, ДЭ, ДД

Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

1-й уровень:

15–22 – зачёт;

<15 – незачёт.

2-й уровень:

23–29–хорошо.

15–22 –зачёт;

<15 – незачёт

Сдайте лист контроля учителю.

УЭ 8. ДЗ (по учебнику А.В.Пёрышкина «Физика-7». – М.: Дрофа, 2002): § 53, вопросы. 1-й уровень: упр. 28 (1–3); 2-й уровень: упр. 28 (1–4).