Лего энергия работа мощность
Обновлено: 07.05.2024
Материал содержит программу кружка на основе конструктора «Lego». Кружок поможет ближе познать окружающий мир, познакомиться с устройством простейших механизмов и принципом их работы, научиться самому проводить опыты и исследования.
Описание разработки
Кружковые занятия на основе конструктора «Лего» помогают ближе познать окружающий мир, познакомиться с устройством простейших механизмов и принципом их работы, научиться самому проводить опыты и исследования.
Конструктор «Энергия, работа, мощность» знакомит учащихся с различными источниками энергии, способами преобразования и сохранения энергии, а также с соотношениями между энергией, работой и мощностью.
В основе всех предлагаемых заданий лежит фундаментальный закон природы – закон сохранения энергии.
Материалы для занятий к набору «Энергия, работа, мощность» содержат задания, обеспечивающие выполнение ряда учебных целей. Выбор заданий зависит от возраста и уровня подготовки учащихся.
В данной программе используются следующие типы учебной деятельности:
- ознакомительные занятия (на простых моделях учащиеся знакомятся с содержанием понятия энергия и способами её преобразования);
- исследования (проводятся исследования на простейших моделях);
- проекты (на основе полученных знаний решаются задачи по конструированию и сборке моделей более сложных устройств и механизмов).
Раздел. Вводное занятие.
Ознакомление с комплектом.
Подготовка комплекта к работе.
Техника безопасности при работе с электроприборами.
Инструктаж по технике безопасности.
Ознакомление с электроизмерительными приборами.
Раздел. Потенциальная энергия.
Знакомство с понятием энергия.
Определение понятия энергия.
Весь материал - в документе.
Содержимое разработки
Программа кружка по физике на основе конструктора «Lego».
Энергия, работа, мощность. 8 класс.
Кружковые занятия на основе конструктора «Лего» помогают ближе познать окружающий мир, познакомиться с устройством простейших механизмов и принципом их работы, научиться самому проводить опыты и исследования.
Конструктор «Энергия, работа, мощность» знакомит учащихся с различными источниками энергии, способами преобразования и сохранения энергии, а также с соотношениями между энергией, работой и мощностью. В основе всех предлагаемых заданий лежит фундаментальный закон природы – закон сохранения энергии.
Материалы для занятий к набору «Энергия, работа, мощность» содержат задания, обеспечивающие выполнение ряда учебных целей. Выбор заданий зависит от возраста и уровня подготовки учащихся.
В данной программе используются следующие типы учебной деятельности:
- ознакомительные занятия ( на простых моделях учащиеся знакомятся с содержанием понятия энергия и способами её преобразования );
- исследования ( проводятся исследования на простейших моделях );
- проекты ( на основе полученных знаний решаются задачи по конструированию и сборке моделей более сложных устройств и механизмов ).
Материал содержит программу кружка на основе конструктора «Lego». Кружок поможет ближе познать окружающий мир, познакомиться с устройством простейших механизмов и принципом их работы, научиться самому проводить опыты и исследования.
Описание разработки
Кружковые занятия на основе конструктора «Лего» помогают ближе познать окружающий мир, познакомиться с устройством простейших механизмов и принципом их работы, научиться самому проводить опыты и исследования.
Конструктор «Энергия, работа, мощность» знакомит учащихся с различными источниками энергии, способами преобразования и сохранения энергии, а также с соотношениями между энергией, работой и мощностью.
В основе всех предлагаемых заданий лежит фундаментальный закон природы – закон сохранения энергии.
Материалы для занятий к набору «Энергия, работа, мощность» содержат задания, обеспечивающие выполнение ряда учебных целей. Выбор заданий зависит от возраста и уровня подготовки учащихся.
В данной программе используются следующие типы учебной деятельности:
- ознакомительные занятия (на простых моделях учащиеся знакомятся с содержанием понятия энергия и способами её преобразования);
- исследования (проводятся исследования на простейших моделях);
- проекты (на основе полученных знаний решаются задачи по конструированию и сборке моделей более сложных устройств и механизмов).
Раздел. Вводное занятие.
Ознакомление с комплектом.
Подготовка комплекта к работе.
Техника безопасности при работе с электроприборами.
Инструктаж по технике безопасности.
Ознакомление с электроизмерительными приборами.
Раздел. Потенциальная энергия.
Знакомство с понятием энергия.
Определение понятия энергия.
Весь материал - в документе.
Содержимое разработки
Программа кружка по физике на основе конструктора «Lego».
Энергия, работа, мощность. 8 класс.
Кружковые занятия на основе конструктора «Лего» помогают ближе познать окружающий мир, познакомиться с устройством простейших механизмов и принципом их работы, научиться самому проводить опыты и исследования.
Конструктор «Энергия, работа, мощность» знакомит учащихся с различными источниками энергии, способами преобразования и сохранения энергии, а также с соотношениями между энергией, работой и мощностью. В основе всех предлагаемых заданий лежит фундаментальный закон природы – закон сохранения энергии.
Материалы для занятий к набору «Энергия, работа, мощность» содержат задания, обеспечивающие выполнение ряда учебных целей. Выбор заданий зависит от возраста и уровня подготовки учащихся.
В данной программе используются следующие типы учебной деятельности:
- ознакомительные занятия ( на простых моделях учащиеся знакомятся с содержанием понятия энергия и способами её преобразования );
- исследования ( проводятся исследования на простейших моделях );
- проекты ( на основе полученных знаний решаются задачи по конструированию и сборке моделей более сложных устройств и механизмов ).
В этом видеоуроке мы вспомним, что такое механическая работа и как она определяется. Узнаем, какие два фактора обязательны для совершения механической работы. Выясним, какая физическая величина характеризует быстроту совершения работы. Вспомним, в каких случаях система тел может совершить работу.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Работа. Мощность. Энергия"
Второй закон Ньютона в импульсной форме позволяет нам установить, как изменяется модуль и направление скорости тела при действии на него силы в течение некоторого промежутка времени. Но изменение скорости тела возможно только тогда, когда проекция силы на направление перемещения отлична от нуля. Именно эта проекция определяет действие силы, изменяющей скорость тела по модулю. Говорят, что она совершает механическую работу.
Механическая работа — это скалярная физическая величина, которая характеризует процесс перемещения тела под действием силы и равна произведению проекции силы на модуль перемещения:
Работа постоянной силы равна произведению модуля этой силы на модуль перемещения и на косинус угла между ними:
Из записанной формулы следует, что процесс совершения работы возможен только при наличии силы, приложенной к телу, и перемещения тела под действием этой силы.
Несмотря на то, что в общем случае перемещения разных точек твёрдого тела различны, при определении работы мы под перемещением будем понимать перемещение точки приложения силы.
Единицей измерения работы в СИ служит джоуль. Она названа в честь английского учёного Джеймса Прескотта Джоуля, который впервые обосновал эквивалентность работы и теплоты.
Один джоуль — это работа, совершаемая силой один ньютон при перемещении тела на один метр в направлении действия этой силы:
Часто в качестве единицы работы используются дольные и кратные единицы джоуля:
Из формулы для работы также видно, что в случае, когда угол между направлением вектора силы и вектора перемещения острый, то работа этой силы считается положительной. Если вектор силы и вектор перемещения составляют между собой тупой угол, то значение косинуса этого угла будет меньше нуля. Значит, и работа этой силы будет отрицательна. И наконец, если вектор силы перпендикулярен вектору перемещения, то работа не совершается (точнее сказать, работа этой силы равна нулю).
Для примера давайте с вами определим работу силы, под действием которой тело перемещается на 10 м. Сила направлена под углом 60 о к горизонту, а её модуль равен 10 Н.
В случае, когда на движущееся тело действует несколько сил одновременно, каждая из них будет совершать работу. А общая работа будет равна алгебраической сумме работ, совершаемых отдельными силами (или говорят, равна работе равнодействующей силы).
Механическую работу можно представить в виде графика зависимости проекции силы от координаты тела. Для примера рассмотрим движение тела вдоль оси ОХ под действием постоянной силы. Очевидно, что в этом случае проекция силы на ось Х также будет постоянной. Поэтому её графиком будет прямая линия, параллельная оси координат тела. А работа этой силы численно равна площади закрашенного прямоугольника.
Если же сила изменяется в процессе движения, то её работу можно представить как произведение средней силы на модуль перемещения. В частности, если сила меняется линейно на данном перемещении, то её работа равна площади заштрихованной трапеции.
Отметим ещё и тот факт, что механическая работа зависит от выбора системы отсчёта. Для примера представьте, что вы находитесь в кабине вертолёта, который заходит на посадку. Совершает ли работу действующая на вас сила тяжести? Если систему отсчёта связать с вертолётом, то нет, так как относительно него вы не двигаетесь. Однако в системе отсчёта, связанной с Землёй, вы движетесь, и поэтому сила тяжести будет совершать положительную работу.
Быстроту совершения работы характеризует физическая величина, называемая мощностью. Она равна отношению работы к промежутку времени, в течение которого эта работа была совершена:
Единицей мощности в СИ является ватт, названная в честь изобретателя универсального парового двигателя Джеймса Уатта
Один ватт — это мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду.
Широко используются и кратные единицы мощности:
А, например, мощность автомобильных двигателей до сих пор указывают во внесистемной единице — лошадиных силах (1 л. с. = 736 Вт).
Но вернёмся к формуле для определения мощности и подставим в неё выражение для работы:
Если учесть, что отношение модуля перемещения к промежутку времени, за который оно произошло, — это модуль скорости тела, то для постоянной силы и скорости мощность равна произведению модуля вектора силы на модуль вектора скорости и на косинус угла между направлениями этих векторов.
В заключение урока отметим, что если система тел может совершить работу, то говорят, что она обладает механической энергией или просто энергией.
Механическая энергия — это физическая величина, являющаяся функцией состояния системы и характеризующая её способность совершать работу.
Совершая работу, тело или система тел переходят из одного состояния в другое, в котором их энергия минимальна. Например, поднятый над Землёй груз падает на её поверхность под действием силы притяжения к Земле.
Сжатая или растянутая пружина возвращается в недеформированное состояние под действием сил упругости. А движущееся тело со временем останавливается из-за действия сил трения. При этом во всех случаях изменение механической энергии равно работе приложенных к системе внешних сил.
Физика – это огромная тема для изучения, и один набор LEGO «Технология и физика» не может охватить все физические явления, которые было бы интересно изучить ребятам. Поэтому были выпущены наборы, которые дополняют этот конструктор:
В предыдущей статье был рассмотрен набор LEGO 9641 «Пневматика», а сейчас мы изучим набор LEGO 9688 «Возобновляемые источники энергии».
Комплектация конструктора LEGO Education
Данный конструктор содержит:
- Набор деталей – мультиметр, солнечная батарея, мотор, 6 лопастей, лампочка, соединительный провод. С помощью данных деталей, можно сконструировать модели, использующие возобновляемые источники энергии.
- Инструкции по сборке 6 базовых моделей – ручного генератора, солнечной станции, ветряного двигателя, гидротурбины, машины на солнечной батарее, блок для подъема грузов на корабле.
Пару слов о мультиметре. Это устройство содержит в себе батарею, которая может аккумулировать энергию, полученную от различных источников. Накопившуюся энергию можно использовать для работы моторов и зажигания лампочек. Дисплей мультиметра позволяет определить, сколько Джоулей энергии запасено в батарее, а также входные и выходные ток, напряжение и мощность. Инструкцию по его использованию можно скачать с сайта LEGO Education.
Инструкции по сборке данных моделей разделены на 2 независимые части так, чтобы одну модель могли собирать 2 ученика. Пример инструкции по сборке можно посмотреть на сайте LEGO Education.
Базовые модели позволят ребятам изучить принцип работы энергетических установок. Собирая и исследуя данные модели, ребята познакомятся с понятием энергия, а также с возобновляемыми источниками энергии.
На видео показаны примеры 2 моделей, собранных из конструктора - солнечную станцию и ветряную турбину:
Наборы "Пневматика" и "Возобновляемые источники энергии" можно использовать не только с конструктором "Технология и физика", но и с роботами LEGO Mindstorms - ПервоРобот NXT и EV3 . Специальная программа сбора показаний с датчиков, которая доступна в образовательной версии ПО NXT и EV3 позволяет проводить интересные эксперименты:
Для данного набора было опубликовано учебное пособие – книга для учителя «Возобновляемые источники энергии». Это пособие описывает сценарии для 10 занятий:
- 6 занятий, на которых ребята соберут и изучат базовые модели
- 4 занятия с творческими заданиями
Для выполнения творческих заданий не предусмотрены инструкции по сборке моделей. На этих 4 занятиях ребята должны придумать свое собственное решение. Ребятам предлагается выкосить лужайку у дома, осветить спортивный зал, сделать передвижной знак для магазина и сконструировать вентилятор. Эти задания позволят ребятам проявить самостоятельность и творческий подход к решению задачи. В заметках учителя приведены возможные варианты решения предложенной задачи – это позволит помочь ученикам в случае затруднений.
Например, в одном из заданий требуется построить тележку, скатить ее с наклонной плоскости и измерить, насколько далеко она проехала. Цель задания – построить такую тележку, которая проедет дальше всех. Что для этого требуется: увеличить вес тележки или установить большие колеса? Ребятам и предстоит это выяснить. Или задание посложнее: сконструировать башенный кран и изучить, как система шкивов влияет на его работу. Когда система шкивов дает выигрыш в силе, а когда – в скорости? Все эти вопросы можно изучить на занятиях с набором «Технология и физика».
Для данного конструктора были подготовлены 2 набора учебных пособий:
- Технология и физика . CD1 - задания базового уровня.
- Технология и физика . CD2 - задания повышенной сложности.
Набор базового уровня рассчитан на 38 занятий с базовыми моделями, 4 занятия с основными моделями и 6 творческих занятий. Базовые модели – это простые механизмы, которые легко и быстро построить. Собирая базовые модели, ребята изучают основные механические принципы: рычаг, клин, винт, систему блоков, зубчатую передачу, кулачок, храповый механизм и другие.
После изучения базовых моделей учащиеся могут переходить к 4 основным моделям – рычажные весы, башенный кран, пандус и гоночный автомобиль. Это более сложные модели, поэтому их собирают вдвоем с использованием технологических карт. Технологическая карта – это инструкция по сборке одной половины модели. Ребята используют 2 разные технологические карты (А и В) – каждый собирает свою часть механизма, а затем они вместе соединяют обе половинки в единую модель. Для каждой модели подготовлены материалы для учителя, в которых приводится теоретическая информация, полезные советы, интересные вопросы и ответы на них. В рабочих бланках учащиеся могут прочитать необходимую теорию, а также ответить на вопросы о собранной модели.
Для закрепления полученных навыков в конце курса предлагается провести 6 творческих занятий, в каждом из которых ребята будут придумывать свой собственный механизм для решения реальных задач. Пример возможной (но, конечно, не обязательной) конструкции приведен в материалах для учителя.
Задания повышенной сложности являются логическим продолжением первого пособия и помогут ребятам изучить в аналогичной игровой форме более сложные физические понятия – передаточное отношение, силу трения, энергию.
Кроме инструкций по сборке моделей, планов занятий и материалов для преподавателя оба учебных пособия содержат:
- видео и графические материалы для уроков
- раздаточные материалы для учащихся
- словарь терминов для учащихся
В 2011 году на Международную Космическую Станцию были отправлены 13 наборов LEGO, в том числе и конструктор «Технология и физика». Космонавты собирали различные модели, рассказывали о них, показывали, как они ведут себя в состоянии невесомости. Все материалы, необходимые для подготовки «космического» занятия выложены в открытый доступ – заметки для учителя, рабочие тетради для учащихся, инструкции по сборке моделей, видео, дополнительные материалы. Набор «Технология и физика» использовался в следующих занятиях:
- Полет в космос
- Сухопутные яхты
- Ветряная мельница
- Молоток
- Мерное колесо
- Рычажные весы
- Спиннинг
Набор «Технология и физика» позволит детям:
- Сконструировать и исследовать механизмы, которые мы используем каждый день.
- Изучить понятие передаточного отношения и принцип работы зубчатых передач.
- Изучить понятие шкивов и принцип работы ременной передачи.
- Изучить физические понятия – вес, трение, сопротивление воздуха, силы, кинетическая и потенциальная энергия, равновесие.
- Пополнить словарный запас техническими терминами.
- Научиться проводить измерения (расстояние, вес) и вычислять интересующие значения.
Конструктор LEGO «Технология и физика» и соответствующий набор методических материалов помогут учителю воспитать будущих инженеров, конструкторов и ученых!
Читайте также: