Мощность - Работа и мощность. Энергия

Цели урока: ввести понятие мощности как характеристику скорости выполнения работы.

Оборудование: секундомер.

Демонстрация: определение мощности ученика при подъеме по лестнице.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания. Повторение пройденного

При проверке домашнего задания основное внимание следует уделить правильному пониманию условий, при которых выполняется механическая работа. Контрольными вопросами могут быть вопросы к § 53 учебника, также ответы на качественные задачи 666, 684.

II. Демонстрация опыта по определению мощности

Для проведения демонстрации вызываются два ученика, один из которых работает с секундомером, а второй поднимется на один этаж вверх по лестнице. Значение времени подъема и массы ученика будут использованы в расчете мощности.

III. Изучение нового материала

Переходя к рассмотрению нового материала, следует сказать, что одна и та же работа может быть совершена за разное время. Человек для переноски груза массой 200 кг на расстояние 1 км затратит 2 ч, а автомобиль выполнит это за 1 мин.

Скорость выполнения работы характеризуют мощностью.

Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени. Если, скажем за 4 с было совершена работа в 100 Дж, то за 1 с будет совершена работа в 4 раза меньше, т. е.:

Таким образом, для определения мощности, нужно совершенную работу разделить на время выполнения работы.

Обозначим мощность буквой N, тогда:

где А — работа;

t — время выполнения работы.

Единицей мощности в системе СИ является ватт — в честь Дж. Уатта, который построил первую паровую машину.

1 Вт — мощность, при которой за 1 с совершается работа в 1 Дж.

Внесистемной единицей мощности является также лошадиная сила:

1 л.с. = 736 Вт

Поскольку мощность N = 1 Вт достаточно мала, часто применяют кратные единицы мощности:

1 кВт = 1000 Вт

1 МВт = 1000000 Вт

Мощность является очень важной характеристикой машин и механизмов. Она может иметь самые различные значения. Например, мощность человеческого сердца равна 2,2 Вт, а двигатель ракетоносителя может достичь миллионов киловатт.

Зная мощность и время выполнения работы, можно рассчитать работу:

А = N · t (2)

Попробуем рассчитать мощность ученика.

Например, при массе ученика 50 кг и времени подъема 10 с на высоту 3 м, мощность будет равна:

Может ли человек проявить мощность в целую лошадиную силу? Считается, что мощность человека при нормальных условиях работы составляет около десятой доли лошадиной силы, т. е. равна 70—805/и. Однако в исключительных условиях человек на короткое время проявляет значительно большую мощность. Взбегая поспешно по лестнице, мы совершаем работу больше 80 Вт. Если мы ежесекундно поднимаем свое тело на 6 ступеней, то при весе 70 кг и высоте одной ступени 20 см мы производим работу более 8005 т, т. е. больше 1 л.с.

Лошадь также может доводить свою мощность до десятикратной и большей величины. Совершая, например, в 1 с прыжок на высоту 1 м, лошадь весом 500 кг выполняет работу в 5 кВт, а это отвечает мощности в 6,7 лошадиных сил.

IV. Решение задач

В оставшееся время обсудите коллективно решение нескольких простых задач, например, №№ 699-702.

Домашнее задание

§ 54; вопросы к параграфу; задачи №№ 707, 710—712.

Задачи повышенной трудности:

1. Высота плотины гидроэлектростанции 12 м, мощность водяного потока 3 МВт. Найдите объем воды, падающей с платины за 1 мин. (Ответ: 1 500 м³)

2. Подъемный кран поднял со дна озера стальной слиток массой 3,4 т. Сколько времени длился подъем, если глубина озера 6,1 м, а кран развивал мощность 2 кВт? (Ответ: 1,5 мин)

Экспериментальное задание. Определите работу и мощность, развиваемую вами при подъеме по канату, при подтягивании на перекладине. Для определения работы и мощности воспользуйтесь сантиметровой лентой, часами с секундой стрелкой.