Урок решения задач по теме «Механическая работа,мощность»

Урок физики в 7 классе на расчет механической работы и мощности

Цель урока: продолжить формирование ключевых компетенций, составляющих основу естественнонаучной грамотности путем обобщения и систематизации знаний по теме работа и мощность.

Учебные задачи: направленные на достижение результатов:

Личностных:

• Способствовать формированию умения четко излагать свои мысли в устной и письменной форме;

• Способствовать формированию экологической культуры;

• Способствовать развитию активной учебно-познавательной позиции;

• Формировать умение активно включаться в общение и взаимодействие со сверстниками на принципах уважения, взаимопомощи и сопереживания;

Метапредметных:

• анализировать, систематизировать и интерпретировать информацию различных видов и форм представления;

• понимать и использовать преимущества командной и индивидуальной работы при решении конкретной физической проблемы

• оценивать качество своего вклада в общий продукт по критериям;

Предметных:

• формирование умения решения задач на расчет мощности и механической работы

• способствовать формированию представлений об электростанциях(водных) и принципах их размещения

План урока:

1. Вступительное слово учителя. (1 мин)

2. Филлворд «Задача». (2 мин)

3. Опрос по дз (фронтальтно) (2-3 мин)

4. Работа с формулами. (ЗАПОЛНЕНИЕ ТАБЛИЦЫ) (3-4 мин)

5. Работа в группах. (10-12 мин)

6. Выступление групп. (по итогам своей работы) (2-3 мин на каждую группу)

7. Подведение итогов. (1-2 мин)

8. Комментарии к домашнему заданию. (1-2 мин)

9. Самооценка Рефлексия (1-2 мин)

Ход урока.

I.На кануне готовясь к нашей с вами встрече, мне попалось на глаза такое изречение:

Если действовать не будешь ни к чему ума палата.

Как вы это понимаете?

Человек, обладающий умом, но не применяющий его, подобен кораблю, который не плывет в море, а стоит на якоре. Такой человек никуда не может попасть, его ум ему не нужен, потому что он находится в бездействии. Если ты не действуешь, то ничего не добиваешься, потому что надо не только ждать чего-то, но и активно стремиться к этому.

Но мы не относимся к тем кто бездействует!

Сегодня мы проведем урок, который покажет все ваши знания и способности. Расширит ваш кругозор, научит применять полученные знания в жизни. Вам нужно только правильно отвечать на вопросы, выполнять задания.

На что же будут направлены наши действия? Вы сейчас мне сами скажите:

II.Филлворд «Задача»

1.Вычеркните вписанные в сетку филлворда слова, определения которых заданы. Из оставшихся шести букв составьте слово. Филлворд распечатан на отдельных листах и находится на каждой парте в виде раздаточного материала к уроку.

1. Единица измерения мощности. (Ватт)

2. Единица измерения работы. (Джоуль)

3. Величина, характеризующая скорость совершения работы.(Мощность)

4. Величина, единица измерения которой кг. (масса)

5. Единица измерения времени.(секунда)

Из оставшихся букв получается слово «Задача» (учащиеся ФОРМУЛИРУЮТ ТЕМУ УРОКА)Урок решения задач.

III. Фронтальный опрос.

1.Что такое работа? В обыденной жизни словом «работа» что мы называем? всякий полезный труд рабочего, инженера, ученого, программиста, учащегося и т.д. 

Но в физике понятие работы несколько иное. 

В физике  работа это физическая величина и ее можно измерить. Приведите несколько примеров механической работы (приводят примеры)

Всегда ли совершается механическая работа?(нет)

Приведите примеры в которых работа не совершается.

Если же тело движется без участия сил (по инерции), то и в этом случае механическая работа также не совершается. Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело, уменьшает скорость его движения или увеличивает скорость его движения. 

Какой же вывод вы можете сделать из этих примеров? Верно, для совершения механической работы необходимы два условия: 1.На тело должна действовать сила и под действием этой силы тело должно двигаться

2.Чем большая сила действует на тело, и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

­3.Что показывает мощность? Физическая величина, характеризующая быстроту выполнения работы, называют мощностью.

Часто в жизни у нас используется термин «мощность» к техническим механизмам (машинам, станкам, транспортным средствам), некоторым сооружениям. К таким сооружениям относятся электростанции.

А как вы думаете, есть ли связь между мощностью и электростанциями?

Какая? Здесь конечно можно говорить о мощности электроэнергии, это не маловажный фактор. Но пока мы не можем рассчитать эту величину(это тема 8 класса).Что способствует выработке электроэнергии?

При строительстве гидроэлектростанции с помощью плотин на реках искусственно создается перепад уровней водной поверхности (верхний и нижний бьеф). Вода под действием силы тяжести переливается из верхнего бьефа в нижний, специальными водоводами, в которых расположены водные турбины, лопасти которых раскручиваются водяным потоком. Турбина вращает ротор электрогенератора. Вырабатывается электроэнергия. Наша задача на уроке будет состоять в чем? В расчете мощности потока воды в электростанциях и оценить экологические риски строительства и эксплуатации этих сооружений.

IV. Какие бывают электростанции? (Ответы детей)

Для успешного решения задач, нам необходимо знать физические формулы. Мы их представим в виде таблицы.

Заполнение таблицы(самостоятельно) (проверка с помощью интерактивной доски)

Таблицы у детей на партах.

Выберите нужное из списка :F_т;m; Вт; S;L;N;A;F_тр,;t; Дж; кг; Н;

;

V. Работа в группах

1 группа

Задание 1: «Голубая» электростанция

Данная иллюстрациядемонстрирует новый видэлектростанции,располагающейся там, гдесходятсяпресноводнаярекаи океанская вода. Наэлектростанции длявыработки электроэнергиииспользуется разницаконцентраций соли в двухводоемах. На электростанции пресная вода из рекизакачивается через трубу водин резервуар. Соленаяводаизокеаназакачиваетсяв другой резервуар. Дварезервуара разделенымембраной, котораяпропускает только молекулыводы. Молекулы воды естественным образом проходят через мембрану из резервуара с низкойконцентрацией соли в резервуар с высокой концентрацией соли. Это увеличивает объем и давлениеводыврезервуаре с соленой водой.

Затем вода под высоким давлением в резервуаре с соленой водой проходит по трубе,приводявдвижениетурбину,вырабатывающую электроэнергию.

Вопрос1:

На электростанции цифрами отмечены четыре участка. Вода закачивается из реки в участок1, отмеченныйнарисунке.

В каких участках далее по ходу процесса можно обнаружить молекулы воды, которые поступаютиз реки?

Помните,чтоможновыбратьодинилиболеевариантовответа.

А.Участок 2

В.Участок 3

С.Участок 4

Ответы А и С.

Вопрос2:

Обратите внимание на вид через увеличительное стекло и выберите правильное завершение предложения.

В речной воде концентрация соли низкая. Поскольку молекулы проходят сквозь мембрану,концентрация соли в резервуаре с пресной водойповышается / снижается, а концентрациясоливрезервуаре ссоленойводойповышается/снижается.

Ответ:повышается,снижается.

Вопрос3:

Выберитеправильноезавершениепредложения.

На электростанции происходит несколько видов преобразования энергии. Какой видэнергиивырабатываетгенератор? Генератор вырабатывает гравитационную / потенциальную / кинетическую /электрическуюэнергию.

Ответ:электрическую.

Вопрос4:

Многие электростанции используют ископаемые виды топлива, такие как нефть и уголь, в качестве источника энергии. Почему эта новая электростанция считается более экологичной, чем электростанции,использующиеископаемые видытоплива?

Ответ:приводится объяснение, в котором определяется, почему электростанции, сжигающие ископаемое топливо, более вредны для окружающей среды, чем новые электростанции, показанные в этом задании, или определяется особенность новой электростанции, которая делает ее более экологичной.

По заверениям исследователей, использование «голубой энергии» позволяет генерировать до 2,6 тераватта электроэнергии, что эквивалентно работе 2000 атомных электростанций.

2 группа

Задание 2:Гидроэлектростанция

Гидроэнергетика считается экологически чистым способом получения электроэнергии. Это универсальная, гибкая отрасль, которая в самом малом размере может питать один дом, а в самом большом   –снабжать промышленность и население возобновляемой электроэнергией. Гидроэлектростанции (ГЭС) строят на реках, сооружая высокую плотину и создавая большие водохранилища.

Чтобы производить гидроэлектричество, необходимо наличие трёх компонентов: движущейся воды, турбины и генератора. ГЭС – это заводы, которые преобразуют энергию падающей воды в электричество. Плотина строится через реку, чтобы поднять уровень воды, с которого может осуществляться её падение, необходимое для развития движущей силы. Проточная вода поворачивает колесо турбины, которое соединено с генератором. Генератор имеет ротор, который вращает турбина. При повороте ротора генератора производится электричество.

Причина, по которой выработка электроэнергии ГЭС составляет лишь около 20% мирового производства электричества, заключается в необратимом влиянии на экосистему по всему руслу реки и ирригацию прилегающих территорий. Размеры всего гидроузла, включая водохранилище, достигают сотен тысяч гектаров.

Вопрос1:

Почему гидроэлектростанции относят к экологически чистым и возобновляемым источникам электроэнергии?

Ответ: к экологически чистым ГЭС относят потому, что отсутствуют выбросы в атмосферу продуктов сгорания топлива, в том числе парниковых газов. К возобновляемым источникам – поскольку используется энергия рек, которая возобновляема

Вопрос2:

В процессе выработки электроэнергии на ГЭС происходят преобразования одних видов энергии в другие. Установите последовательность преобразования видов энергии при работе ГЭС.

А.вращательная энергия ротора генератора

В. Энергия падающей воды в плотине

С. энергия воды в напорном водоводе

Д.электрическая энергия, вырабатываемая генератором

Е. энергия вращения турбины 

Конец формы

Ответ: ВСЕАД

Вопрос 3:

От каких из перечисленных ниже факторов зависит мощность ГЭС? Выберите все верные ответы.

А. Отсутствие морозов в данном районе

В.Высота плотины

С. Численность турбин и генераторов

Д. Средняя температура воды в реке

Е. Объём стока воды реки

F. Сильные ветра в данном районе Начало формы

Ответ: В, С, ЕНачало формы

Вопрос 4:

У ГЭС, как и у любых других электростанций, есть недостатки и преимущества. Выберите среди предложенных утверждений те, которые относятся к экологическим недостаткам работы ГЭС.

А. В процессе работы практически не тратятся природные ресурсы.

В. Электроэнергия производится постоянно, есть возможность регулировки производимой мощности.

С.При строительстве водохранилища затапливаются большие территории.

Д. Плотина мешает естественной миграции рыбы в реке.

Е. Водохранилище ГЭС решает проблему водоснабжения прилегающих районов

F. Сброс воды при работе электростанции производит сильный шум.

Ответ: С, Д, F

Группа 3 Приливная электростанция

Работа приливных электростанций (ПЭС) основана на разнице уровней воды во время приливов и отливов, и чем больше эта разница, тем большую мощность может развивать электростанция.

ПЭС, как правило, размещают в устьях рек или морских заливах. Участок акватории отделяется от моря плотиной, конструкция которой предусматривает специальные ниши с установленными в них гидротурбинами и генераторами.

Во время приливов водохранилище станции (или устье реки) наполняется водой. Водяные потоки проходят через узкие ниши плотины и создают высокое давление. Под давлением столба воды лопасти гидротурбины начинают вращаться и вращают соединённый с турбиной ротор генератора, который вырабатывает электрический ток.  С началом отлива вода покидает бассейн и вновь проходит через плотину, приводя в движение лопасти турбин.

Вопрос 1:

Почему мощность работы ПЭС зависит от высоты прилива?

Ответ: чем больше разница уровней воды во время приливов и отливов, тем выше потенциальная энергия воды, которая преобразуется в электрическую энергию в генераторах

Вопрос 2:

Почему ПЭС не строят на открытых морских побережьях, а располагают в устьях рек или морских заливах?

Ответ:необходимо иметь водохранилище для приливного объёма воды, чтобы обеспечить разницу в уровнях воды

Вопрос 3:

От каких из перечисленных ниже факторов зависит мощность ПЭС? Выберите все верные ответы.

А. Сильные ветра в районе побережья

В. Объём водохранилища

С. Солёность морской воды

Д. Численность гидротурбин и генераторов

Е. Высота и сила приливов

F. Среднегодовой перепад температур

Ответ: ВДЕКонец формы

Вопрос 4:

Почему ПЭС не могут обеспечивать бесперебойную подачу электроэнергии одной и той же мощности в течение суток?

Ответ: это связано с цикличностью приливов и отливов и зависимостью мощности от разницы уровней воды, которая меняется с течением времени Начало формы

 Вопрос 5:

В одном из южных морских курортных городов ощущается нехватка электроэнергии. Обсуждается возможность строительства приливной электростанции (ПЭС) и тепловой электростанции (ТЭС), работающей на каменном угле. Определите, какие из указанных ниже факторов относятся к преимуществам, а какие – к недостаткам строительства ПЭС по сравнению с ТЭС. Поставьте «+» в соответствующем столбце таблицы.

Группа 4. Водопады

Африканский водопад Виктория – один из самых красивых в мире. Он находится на реке Замбези, на границе Зимбабве и Замбии. Лента водопада шириной 1800 м срывается в узкое ущелье с высоты около 120 м. Мириады брызг вздымаются над водопадом на 400 м. Облако водяной пыли играет радугами и видно в радиусе до 50 км. В течение дождливого сезона через водопад проходит более 500 млн л воды в минуту. Местное племя калоло называет Викторию Моси-оа-Тунья – «дым, который гремит».

Водопад ВикторияНиагарский водопад

Ниагарский водопад – каскад водопадов на границе Америки и Канады, между штатом Нью-Йорк и провинцией Онтарио. Река Ниагара, соединяющая озёра Эри и Онтарио, падает с высоты 50-метрового обрыва шириной более 1000 м. Объём падающей воды достигает 5,7 млн л в секунду. Гигантские массы, которые низвергает Ниагарский водопад, «съедают» скальный отступ на 1,2 м ежегодно. Через 25 000 лет водопад окажется на границе озера Эри, которое, хлынув вниз, сольётся с озером Онтарио, а река Ниагара вообще исчезнет.

Вопрос 1:

Выберите все верные утверждения.

А. Суточный объём падающей воды Ниагарского водопада превосходит объём падающей воды водопада Виктория в сезон дождей.

В.Мощность потоков воды Ниагарского водопада чуть меньше 3 ГВт.

С. Механическая работа падающей воды Ниагарского водопада, составляет примерно 1,2 МДж.

Д. Озеро Эри находится на расстоянии примерно 30 км от Ниагарского водопада.

Ответ: В, ДНачало формы

Конец формы

Вопрос 2:

Река Ниагара давно осёдлана целой серией электростанций, снабжающих энергией ближайшие районы. Столь интенсивное использование Ниагары в качестве поставщика энергии не могло пройти бесследно. Это значительно уменьшило объём воды, проходящей через водопад. Многочисленные электростанции, когда работают все вместе, забирают около 6000 м³ воды в секунду. Сколько воды ежесекундно проходило через водопад до строительства электростанций?

А. 6005,7 м³

В. 11700 м³

С. 5700006 л

Д. 5706000 л

Ответ: В

V1. Выступление групп (3-4 мин. на каждую группу)

VII.Подведение итогов урока

VIII.Рефлексия

Я узнал...

Я научился...

Я понял, что могу...

Мне понравилось...

Для меня стало новым...

Меня удивило...

У меня получилось...

Задание1. ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ(работа вместе с учителем)

Вопрос 1:

Графики ниже демонстрируют среднюю скорость ветра в четырех разных местностях в течение года. На каком из графиков указано самое подходящее место для установки ветроэлектростанции с целью производства электричества?(Ответ С)

Вопрос 2:

Чем сильнее ветер, тем быстрее скорость вращения лопастей и мощнее производство электроэнергии. Однако в реальной ситуации прямое отношение между скоростью ветра и электроэнергией отсутствует. Ниже перечислены четыре необходимые условия работы при генерации электроэнергии на реальной ветроэлектростанции.

1. Лопасти ветряной мельницы начинают вращаться, когда скорость ветра достигаетV₁.

2. Производство электроэнергии достигает максимума (W),когда скорость ветра равняетсяV₂.

3. В целях безопасности лопасти не могут достичь скорости, превышающей ту, которую они развивают при скорости ветра равнойV₂.

4. Лопасти прекращают вращение при скорости ветра равнойV₃.

Какой из графиков наиболее точно показывает отношение между скоростью ветра и производством электроэнергии в рамках данных условий работы?(ответ В)

Вопрос 3:

Чем больше высота, тем медленнее вращение лопастей ветряных мельниц при неизменной скорости ветра.

Какое из утверждений наилучшим образом обосновывает медленное вращение лопастей ветряных мельниц в более высокой местности при неизменной скорости ветра?(Ответ А; Чем выше над уровнем моря, тем меньше плотность воздуха, тем меньше сила давления воздуха на лопасти ветряных мельниц и тем меньше скорость вращения лопастей)

1. 1. Плотность воздуха уменьшается по мере увеличениявысоты.

   2. Температура снижается по мере увеличениявысоты.

   3. Сила притяжения уменьшается по мере увеличениявысоты.

   4. В более высокой местности чаще идутдожди.

Вопрос 4:

Приведите одно значимое достоинство и один значимый недостаток использования ветряной энергии для производства электричества в сравнении с использованием ископаемого топлива, например, угля и нефти.

Достоинство:____________________________________

Недостаток: ____________________________________

Решение. Преимущества следующие.

1.В процессе производства электроэнергии за счёт ветра используется неисчерпаемая энергия движения воздушных масс (1),

2.при этом не расходуются полезные ископаемые (2),

3.не выделяются токсичные вещества (3).

4.Стоимость производства электрической энергии меньше, чем при использовании ископаемого топлива (4).
К недостаткам можно отнести:

1. невозможность контроля скорости ветра и, как следствие, невозможно выработки требуемой в данный момент мощности электроэнергии (1),

2.ограниченное число мест на Земле, где дует постоянный сильный ветер и есть возможность установить ветряную мельницу (2).

3.Вращающиеся лопасти создают инфразвук, распространяющийся по земле и оказывающий иногда вредное влияние на людей и животных в окрестностях ветряных мельниц (3).

4.Исследования показали, что наличие мельниц влияет на силу ветра в районе, где они установлены, и, значит, влияет на климат (4).
Ответ: любое из указанных преимуществ, любой из указанных недостатков.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/606683-urok-reshenija-zadach-po-teme-mehanicheskaja-