Учитель:
Сегодня на уроке мы заглянем в мир механики, будем учиться сравнивать, анализировать. Но прежде выполним ряд заданий, которые помогут раскрыть таинственную дверь шире и показать всю красоту такой науки, как механика.
На экране несколько картинок:
Египтяне строят пирамиду (рычаг);
Человек поднимает (с помощью ворота) из колодца воду;
Люди катят бочку на корабль (наклонная плоскость);
Человек поднимает груз (блок).
Учитель:
Что выполняют эти люди? (механическую работу)
Составьте по плану рассказ:
1. Какие условия необходимы для совершения механической работы?
2. Механическая работа – это …………….
3. Условное обозначение механической работы
4. Формула работы …
5. Что принято за единицу измерения работы?
6. Как и в честь какого ученого она названа?
7. В каких случаях работа положительная, отрицательная или равна нулю?
Учитель:
А теперь посмотрим на эти картинки ещё раз и обратим внимание, как эти люди выполняют работу?
(люди используют длинную палку, ворот, устройство наклонной плоскости, блок)
Учитель:
Как можно назвать одним словом данные приспособления?
Учащиеся:
Простые механизмы
Учитель:
Правильно! Простые механизмы. Как вы думаете по какой теме на уроке мы будем с Вами сегодня говорить?
Учащиеся:
О простых механизмах.
Учитель:
Правильно. Темой нашего урока будут простые механизмы (запись темы урока в тетради, слайд с темой урока)
Поставим перед собой цели урока:
Вместе с детьми:
Изучить, что такое простые механизмы;
Рассмотреть, виды простых механизмов;
Условие равновесия рычага.
Учитель:
Ребята, а как вы думаете для чего применяют простые механизмы?
Учащиеся:
Их используют для уменьшения силы, которую мы прикладываем, т.е. для её преобразования.
Учитель:
Простые механизмы имеются и в быту, и во всех сложных заводских машинах и т.д. Ребята, в каких бытовых приборах и устройствах имеются простые механизмы.
Учащиеся:
В
есы рычажные, ножницы, мясорубка, нож, топор, пила, и т.д.
Учитель:
Какой простой механизм есть у подъемного крана.
Учащиеся:
Рычаг (стрела), блоки.
Учитель:
Сегодня мы более подробнее остановимся на одном из видов простых механизмов. Он находится на столе. Что это за механизм?
Учащиеся:
Это рычаг.
Подвесим грузики на одно из плеч рычага и, используя другие грузики, уравновесим рычаг.
Посмотрим, что получилось. Мы видим, что плечи у грузиков отличаются друг от друга. Давайте качнем одно из плеч рычага. Что мы видим?
Учащиеся:
Покачавшись, рычаг возвращается в положение равновесия.
Учитель:
Что называется рычагом?
Учащиеся:
Рычаг – это твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси.
Учитель:
Когда рычаг находится в равновесии?
Учащиеся:
1 вариант: одинаковое количество грузов на одинаковом расстоянии от оси вращения;
2 вариант: больше груз – меньше расстояние от оси вращения.
Учитель:
Как называется такая зависимость в математике?
Учащиеся:
Обратно пропорциональная.
Учитель:
С какой силой грузы действуют на рычаг?
Учащиеся:
Весом тела вследствие притяжения Земли. P = F
тяж
= F
Учитель:
Это правило установил Архимед в III веке до нашей эры.
Задача:
При помощи лома рабочий поднимает ящик массой 120кг. Какую силу он прикладывает к большему плечу рычага, если длина этого плеча 1,2 м, а меньшего плеса 0,3 м. Какой будет выигрыш в силе? (Ответ: Выигрыш в силе равен 4)
Решение задач
(самостоятельно с последующей взаимопроверкой).
1. Первая сила равна 10 Н, а плечо этой силы 100 см. Чему равна вторая сила, если ее плечо равно 10 см? (Ответ: 100 Н)
2. Рабочий с помощью рычага поднимает груз весом 1000 Н, при этом он прилагает силу 500 Н. Каково плечо большей силы, если плечо меньшей силы 100 см? (Ответ: 50 см)
Подведение итогов.
Какие механизмы называются простыми?
Какие виды простых механизмов вы знаете?
Что такое рычаг?
Что такое плечо силы?
Каково правило равновесия рычага?
Какое значение имеют простые механизмы в жизни человека?
2. Перечислите простые механизмы, которые обнаружите дома и те, которые человек использует в повседневной жизни, записав их в таблицу:
Простой механизм в быту, в технике
| Вид простого механизма
|
|
|
3. Дополнительно. Подготовить сообщение об одном простом механизме, применяемом в быту, технике.
Рефлексия.
Закончи предложения:
теперь я знаю, …………………………………………………………..
я понял, что………………………………………………………………
я умею…………………………………………………………………….
я могу найти (сравнить, проанализировать и т.п.) …………………….
я самостоятельно правильно выполнил ………………………………...
я применил изученный материал в конкретной жизненной ситуации ………….
мне понравился (не понравился) урок …………………………………
Разделы:
Физика
Тип урока:
урок усвоения нового
материала
Цели урока:
- Образовательные:
- знакомство с применением простых механизмов в
природе и технике;
- формировать навыки анализа источников
информации;
- установить экспериментально правило
равновесия рычага;
- формировать умение учащихся проводить опыты
(эксперименты) и делать из них выводы.
- Развивающие:
- развивать умения наблюдать, анализировать,
сопоставлять, обобщать, классифицировать,
составление схем, формулирование выводов по
изученному материалу;
- развивать познавательный интерес,
самостоятельность мышления и интеллекта;
- развивать грамотную устную речь;
- развивать навыки практической работы.
- Воспитательные:
- нравственное воспитание: любовь к природе,
чувство товарищеской взаимовыручки, этика
групповой работы;
- воспитание культуры в организации учебного
труда.
Основные понятия:
- механизмы
- рычаг
- плечо силы
- блок
- ворот
- наклонная плоскость
- клин
- винт
Оборудование:
компьютер, презентация,
раздаточный материал (рабочие карты), рычаг на
штативе, набор грузов, лабораторный набор по теме
«Механика, простые механизмы».
ХОД УРОКА
I. Организационный этап
1. Приветствие.
2. Определение отсутствующих.
3. Проверка готовности учащихся к уроку.
4. Проверка подготовленности классного помещения
к уроку.
5. Организация внимания.
II. Этап проверки домашнего задания
1. Выявление факта выполнения домашнего задания
всем классом.
2. Визуальная проверка заданий в рабочей тетради.
3. Выяснение причин невыполнения задания
отдельными учащимися.
4. Вопросы по домашнему заданию.
III. Этап подготовки учащихся к активному и
сознательному усвоению нового материала
«Я Землю бы мог повернуть рычагом, лишь
дайте мне точку опоры»
Архимед
Отгадайте загадки:
1. Два кольца, два конца, а посредине гвоздик. (Ножницы
)
2. Две сестры качались – правды добивались, а
когда добились, то остановились. (Весы
)
3. Кланяется, кланяется – придет домой –
растянется. (Топор
)
4. Что за чудо-великан?
Тянет руку к облакам,
Занимается трудом:
Помогает строить дом. (Подъемный кран
)
– Посмотрите ещё раз внимательно на отгадки и
назовите их одним словом. «Орудие, машина» в
переводе с греческого означает «механизмы».
Механизм
– от греческого слова «????v?» –
орудие
, сооружение
. Машина
– от латинского слова «machina»
– сооружение
.
– Оказывается обыкновенная палка – это
простейший механизм. Кто знает, как он
называется?
– Давайте вместе сформулируем тему урока: ….
– Откройте тетради, запишите число и тему урока:
«Простые механизмы. Условия равновесия рычага».
– Какую цель мы должны с вами поставить сегодня
на уроке …
IV. Этап усвоения новых знаний
«Я Землю бы мог повернуть рычагом, лишь дайте
мне точку опоры» – эти слова, которые являются
эпиграфом нашего урока, Архимед сказал более 2000
лет назад. А люди до сих пор их помнят и передают
из уст в уста. Почему? Прав ли был Архимед?
– Рычаги начали применяться людьми в глубокой
древности.
– Как вы думайте, для чего они нужны?
– Конечно, чтобы легче было работать.
– Первым человеком, применившим рычаг, был наш
далёкий доисторический предок, палкой
сдвигавший с места тяжёлые камни в поисках
съедобных корней или прятавшихся под корнями
мелких животных. Да-да, ведь обыкновенная палка,
имеющая точку опоры, вокруг которой её можно
поворачивать, – это и есть самый настоящий рычаг.
Есть много свидетельств, что в древних странах –
Вавилоне, Египте, Греции – строители широко
использовали рычаги при подъёме и перевозке
статуй, колонн и огромных камней. В то время они
не догадывались о законе рычага, но уже хорошо
знали, что рычаг в умелых руках превращает
тяжелый груз в лёгкий. Рычаг
– является составной частью
почти каждой современной машины, станка,
механизма. Экскаватор роет канаву – его железная
«рука» с ковшом действует как рычаг. Шофёр меняет
скорость автомобиля с помощью рычага
переключения скоростей. Аптекарь развешивает
порошки на аптекарских очень точных весах,
главная деталь этих весов – рычаг.
Вскапывая грядки на огороде, лопата в наших руках
тоже становится рычагом. Всевозможные коромысла,
рукоятки и вороты всё это рычаги.
– Давайте познакомимся с простыми механизмами.
Класс разделен на шесть экспериментальных
групп:
1-я изучает наклонную плоскость.
2-я изучает рычаг.
3-я изучает блок.
4-я изучает ворот.
5-я изучает клин.
6-я изучает винт.
Работа проводится по описанию, предложенному
каждой группе в рабочей карте. (Приложение
1
)
По ответам учащихся составляем схему. (Приложение 2
)
– С какими механизмами вы познакомились …
– Для чего же служат простые механизмы? …
Рычаг
– твёрдое тело, способное
вращаться вокруг неподвижной опоры. На практике
роль рычага могут играть палка, доска, лом и т.п.
Рычаг имеет точку опоры и плечо. Плечо
–
это кратчайшее расстояние от точки опоры до
линии действия силы (т.е. перпендикуляр,
опущенный из точки опоры на линию действия силы).
Обычно силами, приложенными к рычагу можно
считать вес тел. Одну из сил мы будем называть
силой сопротивления, другую – движущей силой.
На рисунке (Приложение 4
)
вы видите равноплечий рычаг, который
используется для уравновешивания сил. Примером
такого применения рычага могут служить весы. Как
вы думаете, что произойдёт, если одна из сил
увеличится в 2 раза?
Правильно, весы выйдут из равновесия
(показываю на обычных весах).
Как вы считаете, есть ли способ уравновесить
большую силу меньшей?
Ребята, предлагаю вам в ходе мини-эксперимента
вывести условие равновесия рычага.
Эксперимент
На столах стоят лабораторные рычаги. Давайте
вместе с вами выясним, когда рычаг будет
находиться в равновесии.
Для этого повесьте на крючок с правой стороны на
расстоянии 15 см от оси один груз. - Уравновесьте рычаг одним грузом. Измерьте левое
плечо.
- Уравновесьте рычаг, но уже двумя грузами.
Измерьте левое плечо.
- Уравновесьте рычаг, но уже тремя грузами.
Измерьте левое плечо.
- Уравновесьте рычаг, но уже четырьмя грузами.
Измерьте левое плечо.
– Какие выводы можно сделать: - Где сила больше, там плечо меньше.
- Во сколько раз сила увеличилась, во столько
раз плечо уменьшилось,
– Давайте сформулируем правило равновесия
рычага:
Рычаг находится в равновесии тогда, когда
силы, действующие на него, обратно
пропорциональны плечам этих сил.
– А сейчас попробуйте записать это правило
математически, т. е. формулу:
F 1 l 1 = F 2 l 2
=> F 1 /
F 2 = l 2 /l 1
Правило равновесия рычага было установлено
Архимедом. Из этого правила следует
, что меньшей силой
можно уравновесить при помощи рычага большую
силу.
Релаксация:
Закройте глаза и
прикройте их ладонями. Представьте лист белой
бумаги и попытайтесь мысленно написать на нем
свое имя, фамилию. В конце записи поставьте точку.
Теперь забудьте о буквах и вспоминайте только
точку. Она должна казаться вам двигающейся из
стороны в сторону медленными и легкими
покачиваниями. Вы расслабились… уберите ладони,
откройте глаза, мы с вами возвращаемся в реальный
мир полные сил и энергии.
V. Этап закрепления новых знаний
1. Продолжите фразу … - Рычаг – это… твердое тело, которое может
вращаться вокруг неподвижной опоры
- Рычаг находится в равновесии, если…силы,
действующие на него, обратно пропорциональны
плечам этих сил.
- Плечо силы – это… кратчайшее расстояние от
точки опоры до линии действия силы (т.е.
перпендикуляр, опущенный из точки опоры на линию
действия силы).
- Сила измеряется в …
- Плечо силы измеряется в …
- К простым механизмам относятся… рычаг и его
разновидности: – клин, винт; наклонная плоскость
и ее разновидности: клин, винт.
- Простые механизмы нужны для…того, чтобы
получить выигрыш в силе
2. Заполнить таблицу (самостоятельно):
Найдите в устройствах простые механизмы
№ п/п
|
Название устройств
|
Простые механизмы
|
1
|
ножницы
|
|
2
|
мясорубка
|
|
3
|
пила
|
|
4
|
лестница
|
|
5
|
болт
|
|
6
|
плоскогубцы,
|
|
7
|
весы
|
|
8
|
топор
|
|
9
|
домкрат
|
|
10
|
механическая дрель
|
|
11
|
ручка швейной машины, педаль или ручной
тормоз велосипеда, клавиши пианино
|
|
12
|
зубило, нож, гвоздь, игла.
|
|
ВЗАИМОКОНТРОЛЬ
Перенесите оценку после взаимоконтроля в карту
самооценки.
Прав ли был Архимед?
Архимед был уверен, что не существует такого
тяжёлого груза, который бы не поднять человеку –
надо только воспользоваться рычагом. И всё же Архимед преувеличил возможности
человека
. Если бы Архимед знал, как огромна
масса Земного шара, то он, вероятно, воздержался
бы от приписываемого ему легендой восклицания:
«Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!». Ведь
для перемещения земли всего на 1 см руке Архимеда
пришлось бы проделать путь в 10 18 км.
Оказывается, чтобы сдвинуть Землю на миллиметр
длинное плечо рычага должно быть больше
короткого в 100 000 000 000 трл. раз! Конец этого плеча
проделал бы путь в 1 000 000 трл. километров
(примерно). А на такую дорогу человеку
понадобилось бы много миллионов лет!.. Но это тема
другого урока.
VI. Этап информации учащимся о домашнем
задании, инструктаж по его выполнению
1. Подведение итогов: что нового узнали на уроке,
как работал класс, кто из учащихся работал
особенно старательно (оценки).
2. Домашнее задание
Всем: § 55-56
Желающим: составить кроссворд по теме «Простые
механизмы у меня дома»
Индивидуально: подготовить сообщения или
презентацию «Рычаги в живой природе», «Сила
наших рук».
– Занятие закончено! До свидания, всего Вам
доброго!
Рычаг
– это твердое тело, имеющее ось вращения или опору.
Виды рычагов:
§ рычаг первого рода
§ рычаг второго рода.
Точки приложения сил, действующих на рычаг первого рода
, лежат по обе стороны от точки опоры.
Схема рычага первого рода
.
т. О – точка опоры рычага (ось вращения рычага);
т. 1 и т. 2 – точки приложения сил и соответственно.
Линия действия силы
– прямая, совпадающая с вектором силы.
Плечо силы
– кратчайшее расстояние от оси вращения рычага до линии действия силы.
Обозначение: d
.
f 1 – линия действия силы
f 2 – линия действия силы
d 1 – плечо силы
d 2 – плечо силы
Алгоритм нахождения плеча силы:
а) провести линию действия силы;
б) опустить перпендикуляр из точки опоры или оси вращения рычага на линию действия силы;
в) длина этого перпендикуляра и будет являться плечом данной силы.
Задание:
Изобразить на чертеже плечо каждой силы:
т. О –ось вращения твердого тела.
Правило равновесия рычага
(установлено Архимедом):
Если на рычаг действуют две силы, то он находится в равновесии только тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны их плечам.
Замечание
: считаем, что сила трения и вес рычага равны нулю.
Момент силы.
Силы, действующие на рычаг, могут сообщить ему вращательное движение либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки.
Момент силы
– физическая величина, характеризующая вращающее действие силы и равная произведению модуля силы на плечо.
Обозначение: М
Единица измерения момента силы в СИ: 1 ньютон-метр (1 Н·м)
.
1Н·м
– момент силы в 1Н, плечо которой равно 1м.
Правило моментов
: Рычаг находится в равновесии под действием приложенных к нему сил, если сумма моментов сил, вращающих его по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, вращающих его против часовой стрелки
.
Если на рычаг действуют две силы , то правило моментов формулируется следующим образом: Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.
Примечание
: Из правила моментов для случая двух приложенных к рычагу сил можно получить правило равновесия рычага в форме, которая рассматривалась в п. 38.
, ═> , ═> .
Блоки.
Блок
– колесо с желобом, имеющее ось вращения. Желоб предназначен для нити, веревки, троса или цепи.
Различают блоки двух видов: неподвижные и подвижные.
Неподвижным блоком
называется такой блок, ось которого не перемещается при работе блока. Такой блок при движении веревки не передвигается, а лишь вращается.
Подвижным блоком
называется такой блок, ось которого движется при работе блока.
Поскольку блок – твердое тело, имеющее ось вращения, т. е. разновидность рычага, то к блоку мы можем применить правило равновесия рычага. Применим это правило, считая, что сила трения и вес блока равны нулю.
Рассмотрим неподвижный блок.
Неподвижный блок – рычаг первого рода.
т. О – ось вращения рычага.
АО = d 1 – плечо силы
ОВ = d 2 – плечо силы
Причем, d 1 = d 2 = r, r – радиус колеса.
При равновесии M 1 = M 2
P·d 1 = F·d 2 ═>
Таким образом, неподвижный блок выигрыша в силе не дает, он только позволяет изменять направление действия силы.
Рассмотрим подвижный блок.
Подвижный блок – рычаг второго рода.
|