Решение экспериментальных задач по теме: "Применение законов динамики"
Урок физики: 10 класс Учитель Долтмурзиева Н.Г.
Цели урока:

а) образовательные:

сформировать у учащихся глубокие и прочные знания по теме "Применение законов динамики";

сформировать навыки решения задач на движение тела под действием различных сил;

закрепить основные законы и понятия изученной темы;

научить анализировать результаты эксперимента, делать обобщения и выводы;

б) развивающие:

развить логическое мышление и познавательную самостоятельность учащихся;

развить практические умения и навыки в выполнении простых наблюдений;

активизировать познавательную деятельность учащихся;

способствовать развитию коммуникативных навыков учащихся;

развить у учащихся навыки выступления перед аудиторией;

в) воспитательные:

воспитать у учащихся добросовестное отношение к труду школьника;

воспитать умение работать в группе и слушать одноклассников.

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков.
Оборудование: пособие для решения некоторых стандартных задач по теме "Применение законов динамики" (приводится ниже); деревянные доски и бруски, линейки, динамометры, сосуды без шкалы с водой, тела, плотность которых необходимо определить, измерительные ленты, листы бумаги А3 или ватман, маркеры.

Ход урока

1. Организационный момент (3 мин).

Учитель. Сегодня на уроке вам, ребята, предстоит выполнить экспериментальные задачи на движение тела под действие различных сил в группах. Для этого распределите в группе обязанности следующим образом: экспериментаторы (ученики, выполняющие демонстрацию опыта), чертежники (ученики, выполняющие рисунок к задаче ), теоретики (ученики, выполняющие вывод рабочей формулы и расчеты, оформляющие решение );

определите учащихся, выступающих с докладом по решению поставленной перед вами задачи ;

оцените работу на уроке каждого члена группы, соответственно вкладу в общее дело, включая участие в теоретической эстафете;

листы с оценками сдайте учителю в конце урока.
2. Теоретическая эстафета (6 мин).

1. Совершает ли работу Винни-Пух, когда поднимается по дереву?

Совершает ли работу сила тяжести, когда Винни-Пух поднимается по дереву вверх и когда свободно падает?
Чем отличаются работы силы тяжести в обоих случаях?
В каком случае мощность силы тяжести больше?
Ответы:

А) Работу Винни-Пух совершает, так как он прикладывает некое усилие и под действием этой силы перемещается.

Б) Сила тяжести в обоих случаях совершает работу.
В) При подъеме Винни-Пуха вверх работа силы тяжести отрицательна, а при падении положительна.
Г) При падении мощность работы силы тяжести больше, так как время падения меньше времени подъема.
2. Какая сила действует на Винни-Пуха с шариком.
Чему равна работа, совершенная Пятачком, когда он бегал за ружьем? Путь от дуба до дома Пятачка 800 м. Усилие Пятачка при беге 75 Н.
Чему равна полная работа силы тяжести, по перемещению пробки вылетевшей из ружья? Высота дуба 60 м. Масса пробки 20 г.
Ответы:

А) 120 000 Дж. Б) 0 Дж.

3. Кто из бременских музыкантов совершает работу по перемещению повозки? А кто не совершает? Почему?
На каких участках мощность Осла везущего повозку максимальна (минимальна), если повозка движется с постоянной скоростью?
Ответы:

А) Работу совершает только Осел, так как направления приложения сил (веса) других музыкантов перпендикулярно направлению перемещения повозки.

Б) Мощность Осла наибольшая во время подъема в гору, так как в этом случае он прикладывает к тележке наибольшее усилие.
4. Одинаковую ли работу совершит Принцесса на одном и том же участке пути, если один раз она преодолеет его бегом, другой раз шагом? Одинакова ли мощность в обоих случаях?
Совершает ли работу Трубадур, когда держит Принцессу на руках? А если бы он держал Принцессу на руках стоя неподвижно?

Ответы:
А) Бег отличается от ходьбы тем, что существует стадия полета, а для этого необходимо подпрыгнуть на некоторую высоту. При этом совершается дополнительная работа по подъему тела Принцессы на некоторую высоту. Мощность при беге также больше.
Б) Трубадур работу совершает в обоих случаях. Здесь проявляется особенность действия поперечно-полосатых мышц.
Дополнительно для сильного класса или учеников
5. Тренируясь, штангист “взял” в рывке штангу. Одинаковые ли механические работы были произведены силой, приложенной к штанге, на первой и второй половине высоты подъема её?
Штангист, держащий штангу над головой, все- таки совершает работу! А почему?
Почему спортсмен в момент поднятия штанги всегда делает шаг вперед?
Какую работу совершает штангист, прилагая силу 3000 Н, чтобы поднять штангу весом 2000 Н на высоту 60 см?
Какую мощность развивает спортсмен – тяжеловес при рывке и толчке, если время рывка 0,3 с, а время толчка 1,5 с?
Спортсмен – тяжелоатлет поднял штангу массой 200 кг от уровня плеч (170 см над уровнем пола) до высоты 210 см над уровнем пола. На сколько изменилась при этом потенциальная энергия штанги?
Каков КПД штангиста при подъёме штанги массой 45 кг, если масса его рук 5кг?

Джеймс Уатт для определения мощности лошади заставил её поднимать груз массой 68 кг. Такой груз лошадь поднимала со скоростью 4 км/ч. Определите мощность лошади.

Ответ: N = 740 Вт.
Примечание: Лошадиная сила – “мерило-сила, вчетверо превышающая силу здоровой, крепкой лошади. В Англии применяется единица “Английская паровая лошадь” (В. Даль). Стандартная лошадиная сила равна 735,5 Вт (В другой книге 747,7 Вт).
2.Определите мощность двигателя мотоцикла “Урал”, если его сила тяги при скорости 102 км/ч равна 300 Н. Скольким лошадиным силам равна данная мощность?
Ответ: N = 8500 Вт = 11,6 л. с.
3.Мощность двигателя автомобиля ВАЗ-2108 47 кВт. Скорость автомобиля 72 км/ч. Какова сила тяги автомобиля?
Ответ: F = 2,35 кН.
3. Исполнительский этап (13 мин).

Класс разбит на три группы по рядам. Учитель раздает карточки с заданиями и указаниями к работе группам учащихся, объявляет о продолжительности исполнительского этапа. (На столах учащихся до начала урока размещено необходимое для решения практических задач оборудование).

Карточка 1. Измерение работы силы тяжести.

Приборы и материалы: шарик на нити, линейка измерительная, динамометр.

Порядок выполнения работы.

1. Измерьте модуль веса Р шарика с помощью динамометра.

2. Поставьте линейку на стол вертикально. Поднимите шарик на высоту h линейки и отпустите его. В месте падения шарика на стол положите тетрадь.

3. Вычислите работу А, совершенную силой тяжести относительно стола при падении шарика.

4. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

№	Вес шарика Р, Н	Высота h, м	Работа силы тяжести А, Дж А= Р ∙ h

Карточка 2. Измерение работы силы упругости.

Приборы и материалы: динамометр, линейка измерительная, 2 груза по 100г.

Порядок выполнения работы.

1.Подвесьте к динамометру 2 груза по 100 грамм. Определите силу растяжения пружины F_упр.

2. Измерьте длину ℓ растяжения пружины.

3. Вычислите жесткость k пружины.

4. Вычислите работу А силы упругости, совершенную при растяжении пружины.

5. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

№	Сила Fупр,, Н	Длина ℓ, м	Жесткость пружины k,Н/м k= Fупр/ℓ	Работа силы упругости А, Дж А= Fупр ∙ ℓ

Карточка 3. Измерение работы силы трения скольжения.

Приборы и материалы: динамометр, линейка измерительная, брусок, доска.

Порядок выполнения работы.

1.На доску, лежащую на столе, положите брусок.

2. Приподнимайте постепенно один край доски до тех пор, пока брусок не начнет соскальзывать с нее.

3. Зафиксируйте крайнее положение доски, при котором брусок еще находится в состоянии покоя.

4. Измерьте высоту h и длину а основания наклонной плоскости.

5. Вычислите коэффициент трения µ.

6. Измерьте длину доски ℓ.

7. Измерьте силу трения скольжения F_тр бруска по доске с помощью динамометра.

8. Вычислите работу А силы трения скольжения бруска по доске.

9. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

№	Высота h,м	Длина а, м	Коэффициент трения, µ µ = h/а	Длина доски ℓ, м	Сила трения Fтр, Н	Работа силы трения А, Дж А = Fтр ∙ ℓ

4. Сообщения учащихся о решении своей экспериментальной задачи (15 мин). Представители групп закрепляют на доске с помощью магнитов листы с рисунком к задаче и решением, формулируют задание, демонстрируют опыт, сообщают о выполненных измерениях, ходе решения и полученных результатах.
5. Подведение итогов урока (2 мин.). Учитель оглашает оценки, выставленные группами, по необходимости вносит коррективы.
6. Задание на дом (1 мин). Придумать или подобрать из дополнительной литературы задачу, соответствующую одному из стандартных видов, приведенных в пособии для решения задач по теме "Применение законов динамики".

В качестве домашнего задания Вам предлагается задача

Будьте внимательны!
1. Какую совместную механическую работу совершили звери, подняв волка с глубины 10 м, если масса волка 40 кг?