Работа силы - ВВЕДЕНИЕ. ФИЗИКА В ПОЗНАНИИ ВЕЩЕСТВА, ПОЛЯ, ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ

Цель: научить находить механическую работу силы.

Ход урока

I. Вопросы для повторения

1. Что такое импульс?

2. Сформулируйте определение импульса тела?

3. Какая система тел называется замкнутой?

4. Приведите примеры замкнутой системы?

5. Сформулируйте закон сохранения импульса?

6. Как он используется в реактивном движении?

7. Почему для запуска используют многоступенчатые ракеты?

II. Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Каким выражением определяют импульс тела?

2. В каких единицах измеряется импульс в Международной системе?

A. 1 Н;

Б. 1 кг;

B. 1 Не;

Г. 1 Дж

3. Чему равно изменение импульса тела, если на него подействовала сила 15 Н в течение 5 с?

A. 3 кг·м/с;

Б. 5 кг·м/с;

B. 15 кг·м/с;

Г. 75 кг·м/с

4. Тело массой m движется со скоростью V. После взаимодействия со стенкой тело стало двигаться в противоположном направлении с той же по модулю скоростью. Чему равен модуль изменения импульса тела?

А. 0;

Б. mV;

B. 2mV;

Г. 4mV

5. Какое из выражений соответствует закону сохранения импульса для случая взаимодействия двух тел?

6. Железнодорожный вагон массой ш, движущийся со скоростью V, сталкивается с неподвижным вагоном массой 2ш и сцепляется с ним. Каким суммарным импульсом обладают два вагона после столкновения?

A. 0;

Б. mV;

B. 2mV;

Г. 3mV

7. Тележка массой 2 кг, движущаяся со скоростью 3 м/с, сталкивается с неподвижной тележкой массой 4 кг и сцепляется с ней. Чему равна скорость обеих тележек после взаимодействия?

A. 0,5 м/с;

Б. 1 м/с;

B. 1,5 м/с;

Г. 3 м/с

8. При выстреле из пистолета вылетает пуля массой m, движется со скоростью V. Какой по модулю импульс приобретает после выстрела пистолет, если его масса в 100 раз больше массы пули?

A. 0;

Б. mV/100;

B. mV;

Г. 100mV

Вариант 2

1. Чему равен импульс тела массой 2 кг, движущегося со скоростью 3 м/с?

A. 1,5 кг·м/с;

Б. 6 кг·м/с;

B. 9 кг·м/с;

Г. 18 кг·м/с

2. Каково наименование единицы измерения, выраженное через основные единицы Международной системы?

A. 1 кг;

Б. 1 кг·м/с;

B. 1 кг·м/с²;

Г. 1 кг·м²/с²

3. Какое выражение определяет изменение импульса тела?

4. Тело массой m движется со скоростью V. После взаимодействия со стенкой тело стало двигаться в противоположном направлении с той же по модулю скоростью. Чему равен модуль изменения импульса тела?

A. 0;

Б. mV;

B. 2mV;

Г. 4mV

5. Какое из выражения соответствует закону сохранения импульса для случая взаимодействия двух тел?

6. Железнодорожный вагон массой m, движущийся со скоростью V, сталкивается с неподвижным вагоном массой 2m и сцепляется с ним. Каким суммарным импульсом обладают два вагона после столкновения?

A. 0;

Б. mV;

B. 2mV;

Г. 3 mV

7. Тележка массой 2 кг, движущаяся со скоростью 3 м/с, сталкивается с неподвижной тележкой массой 4 кг и сцепляется с ней. Чему равна скорость обеих тележек после взаимодействия?

A. 0,5 м/с;

Б. 1 м/с;

B. 1,5 м/с;

Г. 3 м/с

8. При выстреле из пистолета вылетает пуля массой m, движется со скоростью V. Какой по модулю импульс приобретает после выстрела пистолет, если его масса в 100 раз больше массы пули?

A. 0;

Б. mV/100;

B. mV;

Г. 100mV

Вариант 3

1. Чему равен импульс тела массой 2 кг, движущегося со скоростью 3 м/с?

A. 1,5 кг·м/с;

Б. 6 кг·м/с;

B. 9 кг·м/с;

Г. 18 кг·м/с

2. Каково наименование единицы импульса, выраженное через основные единицы Международной системы?

A. 1 кг;

Б. 1 кг·м/с;

B. 1 кг·м/с²;

Г. 1 кг·м²/с²

3. Какое выражение определяет изменение импульса тела?

A. mа;

Б. mV;

B. Ft;

Г. mV²/2

4. Тело массой 2 кг движется со скоростью 3 м/с. Поле взаимодействия со стенкой тело стало двигаться в противоположном направлении со скоростью 2 м/с. Чему равен модуль изменения импульса тела?

A. 2 кг·м/с;

Б. 4 кг·м/с;

B. 6 кг·м/с;

Г. 10 кг·м/с

5. Какое из выражений соответствует закону сохранения импульса для случая взаимодействия двух тел.

6. Тележка массой 3 кг, движущаяся со скоростью 4 м/с, сталкивается с неподвижной тележкой той же массы и сцепляется с ней. Чему равен импульс тележек после взаимодействия?

A. 6 кг·м/с;

Б. 12 кг·м/с;

B. 24 кг·м/с;

Г. 0

7. Тележка массой 3 кг, движущая со скоростью 4 м/с, сталкивается с неподвижной тележкой той же массы и сцепляется с ней. Чему равна скорость обеих тележек после взаимодействия?

A. 2 м/с;

Б. 3 м/с;

B. 4 м/с;

Г. 12 м/с

8. Скорость легкового автомобиля в 4 раза больше скорости грузового, а масса грузового - в 2 раза больше массы легкового. Сравните значения модулей импульсов легкового р₁ и грузового р₂ автомобилей.

А. р₁ = р₂;

Б. р₁ = 2р₂;

в. р₂ = 2р₁;

Г. р₁ = 4р₂

Ответы и номера вопросов

Вариант 1	1	2	3	4	5	6	7	8
	Б	В	Г	В	В	Б	Б	В
Вариант 2	Б	Б	В	Г	А	Б	А	Б

III. Изучение нового материала

По горизонтальной плоскости двигается трактор. Со стороны трактора действует на прицеп постоянная сила тяги. Под действием этой силы прицеп перемещается на 2 км, а затем на 4 км. Между перемещениями имеется отличие. И для характеристики этого отличия понятия силы недостаточно.

Введем еще одно понятие - работа: A = F_x ΔХ ⇒ 1 Дж = 1 кг·м²/с²

Работа численно равна площади прямоугольника со сторонами F_x и ΔХ, где Fx = F cos α. Тогда А = F Δх · cos α.

Работа силы F при перемещении Δх равна произведению модулей этих векторов на косинус угла между ними.

Работа - скалярная величина.

А > 0, если 0° ≤ α < 90°, cos α > 0

А < 0, если 90° < α = 180°, cos α < 0

А = 0, если α = 90°.

Определить работу не всегда легко. При перемещении по криволинейной траектории угол между силой тяжести и направлением скорости непрерывно меняется. Это осложняет расчет.

Решим задачу. Определить работу силы тяжести F_T = mg при перемещении тела из т. 1 в т. 2. Пусть траектория представляет ступеньку е высоты h₀ до высоты h по вертикали, а дальше по горизонтали (рис. 90).

Пусть ступенек будет две (А_т = 0) (рис. 91):

Суммируя, получим:

Уже ясно, сколько бы ступенек не было, результат будет такой же.

Работа силы тяжести по замкнутому контуру (траектории) равна нулю.

IV. Повторение. Беседа

1. Что называют механической работой?

2. Какая формула выражает смысл этого понятия?

3. В каком случае о силе можно сказать, что она совершает работу?

4. В каком случае работа положительна, в каком отрицательна, в каком равна нулю?

5. Единицы работы в системе СИ?

6. Тело брошено вертикально вверх. Укажите, положительную или отрицательную работу совершает сила тяжести?

V. Решение задач

1. Вагонетку массой 2 т по горизонтальному пути равномерно перемещает рабочий. Какую работу он совершит на пути 100 м, и какую работу совершает сила трения, если коэффициент трения равен 0,01 (рис. 92)?

Дано:

Найти: А - ? А_тр - ?

Решение:

Сила тяги совершает работу против сил трения:

Работа силы трения отрицательна, т. к. угол между векторами перемещения и силы трения

(Ответ: А = 19,6 кДж; А_тр = 19,6 кДж.)

2. Автомобиль массой 2000 кг трогается с места с ускорением 2 м/с² и разгоняется в течение 5 с на горизонтальном пути. Какая работа совершается за это время, если коэффициент сопротивления 0,01? (Ответ: А ≈ 1,1 · 10⁵ Дж.)

3. При вертикальном подъеме тела массой 2 кг на высоту 10 м совершена работа 240 Дж. С каким ускорением поднимали груз? (Ответ: а = 2 м/с².)

4. Тело массой 20 кг поднимают вертикально вверх силой в 400 Н, направленной по движению. Какая работа совершается на пути в 10 м? Какую работу совершает при этом сила тяжести? (Ответ: А = 4 кДж; А_тяги = -2 кДж.)

Домашнее задание

П 45, 49.