Технологическая карта модуля "Механическая работа. Мощность" (Физика 7 класс, А.В.Перышкин)
учебно-методический материал по физике (7 класс) на тему

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

ПО ФИЗИКЕ

УЧЕНИ__ 7 ___ КЛАССА

___________________________________________________

МОДУЛЬ

«МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА И МОЩНОСТЬ. ЭНЕРГИЯ.»

ПЛАНИРУЕМАЯ ОЦЕНКА: _________________________

Учитель: Рогова Дарья Валерьевна

КАК ЭТИМ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ?

Дорогой друг! Перед тобой важный инструмент обучения, который поможет тебе пройти по своей индивидуальной образовательной траектории в рамках изучения физики в четвертой четверти 7 класса.

Здесь ты найдешь тему каждого урока и задание для выполнения в классе и дома в соответствии с твоим личным выбором.

Задачи группы А – самые легкие, группы B – посложнее, задачи группы C – самые сложные, требующие глубокого понимания материала изучаемого модуля.

Выполняй домашнее задание после каждого урока и сдавай на проверку учителю.

Для получения оценки «3» (удовлетворительно) необходимо выполнить все задания группы А.

Для получения оценки «4» (хорошо) необходимо выполнить все задания группы А и 2 задания группы B или 4 задания группы А и 3 задания группы В.

Для получения оценки «5» (отлично) необходимо выполнить 4 задания группы А, 2 задания группы B и 1 задание группы С или 3 задания группы А, 1 задание группы B и 2 задание группы С.

Желаю успехов и удовольствия в изучении физики!

СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЯ

БЛОК-СХЕМА МОДУЛЯ

Урок 1.

§53. Механическая работа. Единицы работы.

§54. Мощность. Единицы мощности.

Классная работа:

1. Что такое механическая работа? Единицы измерения работы. Записать формулу для вычисления работы.
2. Что такое мощность? Единицы измерения мощности. Записать формулу для вычисления мощности.
3. Какую работу совершает человек, поднимающий ведро воды массой 8 кг из колодца глубиной 8 м?
4.  Лошадь равномерно везет телегу со скоростью 0,8 м/с, прилагая усилие 400 Н. Какую работу она совершает за 2 часа?
5. Двигатель подъемной машины имеет мощность 4 кВт. Груз какой массы она сможет поднять на высоту 15 м за 2 мин?

Домашняя работа:

ГРУППА А

1. Приведите примеры совершения работы.
2. Как механическая работа зависит от приложенной силы и пройденного пути?
3. Металлический шар массой 2 кг падает на землю с высоты 1,5 м. Какую работу совершает сила тяжести?
4. За 1 с первый двигатель совершил работу 1 Дж, а второй за то же время совершил работу 1 кДж. Каковы мощности двигателей?
5. Чему равна мощность машины, которая поднимает молот весом 1,5 кН на высоту 0,5 м за 1,5 с?
6. Брусок с гирей перемещают с силой F=60 Н. Какую при этом совершают работу (см. рис.)?

ГРУППА B

1. Один садовод перекопал землю под грядку за 12 мин, а другой за это же время – 2 грядки. Какой из них совершил большую работу? Какой развил большую мощность?
2. Камень падает в течении 2 с. Какая сила при этом совершает работу? Чему равна эта работа? Какова ее мощность?
3. Как следует переместить гирю, чтобы совершить работу в 1 Дж (см.рис.)?
4. На какую высоту за 3 с может подняться по канату спортсмен массой 80 кг, если он при этом развивает мощность 0,8 кВт?

ГРУППА С

1. Используя формулу для вычисления мощности докажите, что мощность можно рассчитать, зная силу тяги, действующую на тело и скорость его движения.
2. Какая работа совершается при подъеме в воде железной плиты размером 0,5х1,2х3 м на высоту 10м? Подсказка: не забудьте, что в воде на плиту действует выталкивающая сила.
3. На какую высоту поднимает лебедка за 40 с груз массой 3 т, если ее полезная мощность равна 1,5 кВт? Какова при этом совершённая лебедкой работа?

Урок 2.

§55. Простые механизмы.

§56. Рычаг. Равновесие сил на рычаге.

§57. Момент силы.

Классная работа:

1. Приведите примеры простых механизмов. Для чего их используют?
2. Что такое рычаг? Что подразумевают под равновесием рычага?
3. Что такое момент силы? По какой формуле он вычисляется?
4. Рассчитайте по рисунку модуль силы F, с помощью которой можно уравновесить силу тяжести, действующую на шар, подвешенный к одному из плеч рычага (см. рис.).
5. Найдите плечи сил F1 и F2, если рычаг находится в равновесии, а F1=2 Н, F2=4 Н, а длина всего стержня – 3 м (см. рис.).

Домашняя работа:

ГРУППА А

1. Какие механизмы называют простыми? Какие вам известны простые механизмы? Где вы видели эти механизмы? Какими пользовались сами? Каково их значение?
2. Действие каких инструментов, имеющихся у вас дома или увиденных где-либо основано на правиле равновесия рычага?
3. Что называется плечом силы? Как его можно найти?
4. Напишите формулу, выражающую правило равновесия рычага. Поясните ее.
5. Вычислите модуль силы F, удерживающий в равновесии груз весом P с помощью рычага (см. рис.).
6. Какой выигрыш в силе надо получить с помощью рычага, чтобы поднять груз весом P=500 Н силой F=125 Н? К какому плечу – длинному или короткому – надо приложить эту силу?

ГРУППА B

1. Изобразите схематически рычаг, дающий выигрыш в силе в 4 раза. На какое из его плеч надо повесить груз, а на какое – действовать рукой, чтобы, равномерно поднимая груз, получить этот выигрыш в силе?
2. Какова длина находящегося в равновесии рычага AB (см. рис.)?
3. Рычагом поднят камень массой 90 кг. Плечо веса камня равно 30 см. Какая сила была приложена к рычагу для подъема камня, если ее плечо 270 см?
4. Одно плечо рычага длиннее другого в 10 раз. Какой максимальный груз можно поднять им, действуя силой 10Н? К какому плечу – короткому или длинному – надо приложить эту силу?

ГРУППА С

1. На каком расстоянии от левого конца необходимо поместить опору, чтобы рычаг находился в равновесии (см. рис.)?
2. В вашем распоряжении рычаг-линейка, гирька 10г, с проволочной петлей и тело неизвестной массы. Как определить массу этого тела? (см. рис.)
3. На рисунке изображен рычаг. Напишите в буквенном виде, чему равны моменты М1 и М2 действующих на него сил и условие равновесия рычага.

Урок 3.

Лабораторная работа №9 «Выяснение условия равновесия рычага»

Классная работа:

Выполни предложенную лабораторную работу под руководством учителя.

Домашняя работа:

Группа А (оценка «3») – подготовь письменное сообщение о применении рычагов или блоков.

Группа B (оценка «4») - подготовь презентацию о применении рычагов или блоков.

Группа С (оценка «5») - подготовь презентацию о применении рычагов или блоков и будь готов рассказать в классе о проделанном исследовании.

Урок 4.

§58. Рычаги в технике, быту и природе.

§59. Применение закона равновесия рычага к блоку.

Классная работа:

Прослушай сообщения одноклассников и пояснения учителя. Задай свои вопросы. Ответь на вопросы учителя.

Домашняя работа:

ГРУППА А

1. Какие два вида блоков вы знаете? Чем они отличаются?
2. Поясните на примере ножниц использование рычагов в различного рода устройствах и инструментах для выигрыша в силе. Приведите пример, когда на практике используется выигрыш в расстоянии, который дает рычаг.
3. Дает ли выигрыш в силе подвижный блок? С какой целью его применяют?
4. Простые механизмы (рычаги, блоки) дают выигрыш в силе. Получая с их помощью возможность прилагать малую силу, в чем при этом проигрывают?
5. Почему ручки кусачек всегда длиннее режущей части?
6. Мальчик, сев на один конец доски, положенной на бревно, качается на ней. Чем уравновешивается мальчик?

ГРУППА B

1. Изобразите схемы подвижного и неподвижного блоков как рычагов. Чему у них равны плечи приложенных сил?
2. На крышу здания поднимают листы кровельного железа с помощью подвижного блока. Их пакет весит 15,6 кН. С какой силой приходится тянуть за свободный конец каната?
3. Неподвижным блоком поднимают груз массой 50 кг. С какой силой тянут за свободный конец веревки?
4. Неподвижным блоком поднимают груз весом 800 Н. С какой силой тянут за свободный конец веревки?

ГРУППА С

1. Можно ли, потянув за свободный конец веревки силой 125 Н, поднять ящик массой 25 кг? Какая сила нужна для подъема ящика? Изменится ли эта сила при таком расположении свободного конца веревки, какое показано на рисунке штриховой линией?
2. Какую максимальную силу трения бруска о стол можно преодолеть, подвесив к свободному концу веревки, перекинутой через неподвижный блок, гирьку 10 г? На сколько сантиметров переместится блок, если гирька опустится на 40 см? См. рис.
3. Какой массы m груз можно поднять, вытягивая свободный конец веревки, перекинутой через подвижный блок, силой F=150Н? Массу самого блока и трение не учитывать. На какую длину придется вытянуть свободный конец веревки, чтобы поднять этот груз на высоту 0,5м?

Урок 5.

§60. Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики.

Классная работа:

1. Какие механизмы называются простыми? Приведите примеры.
2. Сформулируйте и поясните «золотое правило» механики.
3. Получают ли выигрыш в работе с помощью рычага?
4. С помощью подвижного блока груз подняли на высоту 2 м. На какую длину при этом был вытянут свободный конец веревки?
5. Рабочий с помощью подвижного блока поднял груз на высоту 8 м, прилагая к свободному концу веревки силу 200 Н. Какую работу он совершил?

Домашняя работа:

ГРУППА А

1. Сформулируйте «золотое правило» механики и покажите, что оно справедливо для комбинации из одного подвижного и одного неподвижного блоков.
2. Используя «золотое правило» механики, покажите, какой выигрыш в силе дает наклонная плоскость.
3. Существуют ли простые механизмы, к которым не применимо «золотое правило» механики?
4. Почему дверную ручку располагают у края, а не около петель?
5. Первый раз сломать спичку пополам совсем несложно. Почему разделить полученную половинку значительно труднее?
6. С помощью подвижного блока груз подняли на высоту 1 м. На какую длину при этом был вытянут свободный конец веревки?

ГРУППА B

1. С помощью подвижного блока груз подняли на высоту 1,5 м. На какую длину при этом был вытянут свободный конец веревки?
2. Рабочий с помощью подвижного блока поднял груз на высоту 7 м, прилагая к свободному концу веревки силу 160 Н. Какую работу он совершил?
3. Как можно соединить друг с другом подвижные и неподвижные блоки, чтобы получить выигрыш в силе в 4 раза?
4. Как можно соединить друг с другом подвижные и неподвижные блоки, чтобы получить выигрыш в силе в 6 раз?

ГРУППА С

1. Приподняв груз рычагом, произвели работу, равную 80 Дж. На сколько пришлось при этом опустить другой конец рычага, действуя на него силой F, модуль которой 80 Н (см.рис.)?
2. Докажите, что «золотое правило» механики применимо к гидравлической машине. Трение между поршнями и стенками сосудов не учитывайте.
3. При помощи подвижного блока подняли груз на высоту 7 м, прилагая к свободному концу веревки силу 200 Н. Какую работу он совершил? Если груз был поднят за 2 мин, то какова мощность блока?

Урок 6.

§61. Коэффициент полезного действия механизма.

Классная работа:

1. Какие условия должны выполняться, чтобы совершалась механическая работа? Какие виды работы различают, говоря о простых механизмах?
2. Какая физическая величина, измеряемая обычно в процентах, характеризует простые механизмы? От чего она зависит?
3. С помощью рычага груз массой 75 кг был поднят равномерно на высоту 60 см. При этом длинное плечо рычага, к которому была приложена сила 400 Н, опустилось на 2 м. Определите КПД рычага.
4. К короткому плечу рычага подвешен груз массой 80 кг. Вычислите КПД рычага, если при равномерном поднятии груза на 11 см к длинному плечу приложили силу 320 Н, а точка приложения силы переместилась на 30 см.

Домашняя работа:

ГРУППА А

1. Какую работу механизма называют полной, а какую полезной? Какая на практике всегда больше? Почему?
2. Какую величину называют коэффициентом полезного действия механизма? Запишите формулу. Может ли он быть больше 1 или 100%? Почему?
3. На неподвижном блоке равномерно поднимают груз весом 250 Н, прилагая усилие 270 Н. Определите КПД блока.
4. Посредством неподвижного блока груз массой 100 кг поднят на высоту 1,5 м. Определите совершенную при этом работу, если КПД равен 90%.
5. Бадью с песком, масса которой 120 кг, поднимают на третий этаж строящегося дома при помощи подвижного блока, действуя на веревку силой 0,72 кН. Определите КПД установки.
6. При подъеме с помощью неподвижного блока груза весом 50 Н на высоту 3 м, совершается работа 160 Дж. Чему равен КПД блока?

ГРУППА B

1. Какая сила потребовалась для равномерного подъема по наклонной плоскости, имеющей КПД 60%, груза массой 200 кг. Высота наклонной плоскости равна 1,5 м, а длина 10 м.
2. Вычислите КПД рычага, с помощью которого груз массой 240 кг равномерно подняли на высоту 6 см, при этом к длинному плечу рычага была приложена сила 550 Н, а точка приложения этой силы опустилась на 0,3 м.
3. С помощью рычага груз массой 100 кг был поднят равномерно на высоту 80 см. При этом длинное плечо рычага, к которому была приложена сила 600 Н, опустилось на 2 м. Определите КПД рычага.
4. Бетонную плиту объемом 4 м3 поднимают на высоту 5 м при помощи механизма с КПД 50%. Определите работу, которую необходимо совершить при равномерном подъеме плиты.

ГРУППА С

1. С помощью подвижного блока, имеющего КПД 50%, груз массой 40 кг был поднят на высоту 8 м. Определите силу, приложенную при этом к концу троса.
2. При помощи рычага, КПД которого 85%, равномерно поднимают груз массой 200 кг на высоту 60 см. На какое расстояние опустилось длинное плечо рычага, если к нему была приложена сила 600 Н?
3. К короткому плечу рычага подвешен груз массой 120 кг. Вычислите КПД рычага, если при равномерном поднятии груза на 12 см к длинному плечу приложили силу 360 Н, а точка приложения силы переместилась на 50 см.

Урок 7.

§62. Энергия.

§63. Потенциальная и кинетическая энергия.

§64. Превращение одного вида механической энергии в другой.

Классная работа:

1. Какую физическую величину называют энергией?
2. В каких единицах измеряют энергию?
3. Какую энергию называют потенциальной, а которую – кинетической?
4. Могут ли два тела, поднятые на одну и ту же высоту, иметь разную потенциальную энергию? Если да, то при каком условии?
5. Чему равна потенциальная энергия камня, лежащего на земле?
6. Может ли тело обладать одновременно и потенциальной, и кинетической энергией?
7. Какова потенциальная энергия поднятого на 10 м над землей тела массой 5 кг?
8. Какова кинетическая энергия молотка, при ударе о гвоздь, если его скорость в этот момент 40 см/с, а масса 200 г?
9. Приведите примеры преобразования потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Домашняя работа:

ГРУППА А

1. В каком случае механическая энергия тела изменяется? Чему равно изменение энергии?
2. Два камня скатываются с разной высоты. Какой из них  - находившийся на большей или меньшей высоте – произведет большую работу? Какой обладал большей энергией?
3. Могут ли два тела, поднятые на разные высоты, иметь одинаковую потенциальную энергию? Если да, то при каком условии?
4. Какая из гирь, изображенных на рисунке, обладает энергией относительно стола? Как называется эта энергия? Каким образом за счет нее может совершиться работа?
5. Какова потенциальная энергия поднятого на 5 м над землей шара массой 50 кг?
6. Какова кинетическая энергия тележки массой 0,5 кг, движущейся со скоростью 0,5 м/с?

ГРУППА B

1. К потолку подвешены два тела, изготовленные из одного и того же вещества (левый рисунок). Потенциальная энергия какого из них больше относительно уровня пола? Равной ли потенциальной энергией относительно этого уровня обладают подвешенные к потолку бруски одинакового объема (правый рисунок)? Ответ поясните.
2. Рассчитайте кинетическую энергию грузовиков, изображенных на рисунке.
3. Мяч брошен вверх. Какие изменения энергии происходят от момента броска до момента возвращения на землю?
4. Физические явления сопровождаются или превращениями энергии тел, или ее передачей от одного тела к другому. Приведите примеры того и другого изменения энергии.

ГРУППА С

1. Камень массой 1 кг падает с высоты h1 (см. рис.). Как изменилась его потенциальная энергия, когда он достиг высоты h2? В какую энергию она перешла? Какой энергией он будет обладать в момент удара о землю?
2. Какими видами механической энергии обладает самолет, стоящий на взлетной полосе аэродрома? При разгоне перед взлетом? В полете? Ответьте, используя соответствующие формулы, поясните их.
3. Человек, отклоняя качели от положения равновесия, сообщает им потенциальную энергию, равную 100 Дж. Если масса движущейся части качели – 10 кг, то с какой скоростью она проходит нижнюю точку траектории?

Урок 8.

Лабораторная работа №10 «Определение КПД при подъеме тела по наклонной плоскости»

Классная работа:

Выполни предложенную лабораторную работу под руководством учителя.

Домашняя работа (подготовка к контрольной работе):

ГРУППА А

1. Автомобиль проехал равномерно расстояние 5 км. Сила тяги автомобиля 3 кН. Какую работу совершила сила тяги автомобиля?
2. Лыжник за 5 с совершил работу 4800 Дж. Какую мощность он при этом развил?
3. Какое основное назначение простых механизмов?
4. Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, одна из которых 4 Н. Определите модуль второй силы, если плечо первой силы 15 см, а второй – 10 см.
5. Какой потенциальной энергией относительно земли обладает тело массой 25 кг, находящееся на высоте 5 м?
6. Птичка массой 120 г при полете достигает скорости 72 км/ч. Определите кинетическую энергию птички.

ГРУППА B

1. А) При падении воды массой 2 т совершается работа 400 кДж. С какой высоты падает вода?

Б) Человек массой 70 кг поднялся по лестнице на высоту 10 м за 15 с. Какую мощность он развил?

2. Какой простой механизм лежит в основе действия шлагбаума?
3. К правому плечу рычага длиной 30 см прикрепили груз массой 200 кг. Какую силу необходимо приложить к левому плечу рычага длиной 1,5 м, чтобы рычаг уравновесился?
4. Баскетбольный мяч массой бросили вертикально вверх с поверхности земли со скоростью 5 м/с. На какую высоту он поднимется?

ГРУППА С

1. Груз, масса которого 1 кг ученик равномерно переместил по наклонной плоскости длиной 0,6 м на высоту 0,1 м. При этом перемещении сила, направленная параллельно наклонной плоскости, была равна 4 Н. Какой результат должен получить ученик при вычислении КПД установки?
2. Вычислите КПД рычага, с помощью которого груз массой 150 кг равномерно подняли на высоту 8 см. При этом к длинному плечу рычага была приложена сила 600 Н, а точка приложения этой силы опустилась на 0,4 м.
3. При равномерном перемещении груза массой 15 кг по наклонной плоскости, динамометр, присоединенный к грузу, показывал силу, равную 40 Н. Вычислите КПД наклонной плоскости, если ее длина 1,8 м, а высота 30 см.