19. Научно-методический анализ и методика формирования понятия работы в 9 классе.

Изучение понятия механической работы можно условно разде­лить на следующие этапы.

I этап- повторить первоначальные представления о работе, полученные в основной школе, т. е. в базовом курсе физики, представление о механической работе как о физической величине, которая равна произведению абсолютных значений действующей на тело постоянной силы и перемещения, если оно происходит в направлении действия силы A= F*s

IIэтап- расширить и уточнить определение механической работы: работа постоянной силы равна произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы и перемещения. A= F*Scosα.

После введения общего определения понятия работы и анализа его исследуют выражение при разных значениях угла (α=90,<90,>90,=180)и выясняют, что работа может быть положительной, отрицательной и равной нулю.

IIIэтап- рассмотреть выражение работы для всех видов сил в механике A=mg(h₂-h₁) - работа силы тяжести;A=k/2(x²₁ –x² ₂)работа силы упругости, A=-Fl - работа силы трения.

IV этап - графически изобразить работу и подсчитать работу для случаев, когда сила постоянна и когда она меняется по линейному закону.

V этап – рассматривают понятия кинетическая и потенциальная энергия. Их вводят независимо от понятия работы.с последующим раскрытием связи между работой и энергией. Суть этого подхода заключается в отыскании сохраняющейся в механических процессах величины mv²/2+mgh. Затем вводят работу как изменение кинетической энергии в механических процессах A=Δ mv²/2.

Недостаток такого подхода в средней школе определяется тем, что учащиеся должны следить за сохранением величины, значение которой выясняется после ее вывода.

1)Совместно вводят понятие энергии и работы из уравнения, связывающего работу с изменением кинетической энергии. При таком подходе изучение энергетических понятий начинают с рассмотрения явлений разгона и торможения тел. Никакая сила не может мгновенно изменить движение. Вычисляя тормозной путь получаем mv²/2=Fs.(Из 2 з-на Ньютона F= mv²/2s). Левую часть называют кинетической энергией, правую мех.работой. Потенц. энергию вводят как «запас», за счет которого и возникает кинетическая энергия. Через выявление далее постоянст­ва суммы кинетической и потенциальной энергии вводят механи­ческую энергию как величину, не только сохраняющуюся в меха­нических процессах, но и способную к превращениям.

Этот подход доступен школьникам и мог бы быть принят в школе. Однако в нем не учитывается в должной мере то, что учащиеся в основной школе и в жизни уже знакомы с понятиями механической работы и энергии.

2) Развивают представления о работе и энергии, полученные в основной школе, и соответственно строят методику изучения энергетических понятий в курсе механики в старших классах профильной или общеобразовательной школы. (Возможны и другие подходы.)

Из проведенного выше анализа следует, что понятия работы и энергии - близкие понятия и, следовательно, в практике препода­вания их надлежит различать.

Работа характеризует процесс, энергия - состояние механиче­ской системы (при рассмотрении механических процессов). Поэтому можно говорить об энергии, которой обладает тело, но нельзя - о количестве работы.

Работа - физическая величина, характеризующая процесс, при­водящий к изменению энергии, являющаяся мерой изменения энергии (А = ΔЕ).