Урок физики по теме Простые механизмы. Рычаг. Равновесие сил на рычаге (7 класс)

Конспект урока физики для 7 класса

Автор

Каменская Алла Евгеньевна

учитель МОУ «Разуменская СОШ №1

Белгородского района Белгородской области»

Тема : Простые механизмы. Рычаг. Равновесие сил на рычаге.

Цель урока:

Обеспечить усвоение каждым учащимся знаний о простых механизмах вообще и об одном из них - рычаге; определить понятия: рычаг, плечо силы; установить условие равновесия рычага.

Задачи:

Обучающие

- познакомить обучающихся с видами простых механизмов, основными характеристиками рычага, разъяснить правило равновесия сил на рычаге.

Развивающие

- формировать умение определять основные характеристики рычага: точка опоры, точка приложения сил, плечо силы,

- развивать навыки самостоятельного выведения условий равновесия рычага,

- продолжить работу по формированию умений наблюдать, анализировать, делать выводы;

- развивать интерес учащихся к физике, используя исторический материал.

Воспитывающие

- содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира,

- продолжить работу по формированию культуры речи

- воспитывать интерес к истории развития физики.

Тип урока: изучение нового материала

Форма работы учащихся: групповая, индивидуальная.

• Необходимое техническое оборудование: компьютер, проектор, презентация, демонстрационное оборудование: рычаг лабораторный, набор грузов.

Ход урока

Вокруг нас в природе живут настоящие богатыри. Например, обыкновенный муравей. Этот силач обладает огромной силой и способен поднять груз в 70 раз тяжелее самого себя. Люди такими возможностями не обладают. Но, человек - существо разумное. Именно разум всегда давал ему возможность создавать ухищрения, делавшие его сильнее или быстрее. Были созданы различные приспособления для преобразования силы.

Эти приспособления, используемые для совершения механической работы, можно назвать одним словом.

Выберите правильное слово. Это и есть тема нашего урока.

1. простые автоматы

2. простые механизмы

3. простые приборы

1)Запишите тему урока в тетрадь: « Простые механизмы».

Поставим перед собой цели урока:

Вместе с детьми: - изучить, …(что такое простые механизмы);

- рассмотреть …(виды простых механизмов, принципы их работы).

Найдите в учебнике с 137 определение механизма и запишите его в тетрадь:

Механизм (греч) - приспособление для преобразования силы

Рассмотрим несколько приспособлений для совершения механической работы. В повседневной жизни вы часто с ними сталкиваетесь. Их применяют, чтобы получить выигрыш в силе, то есть увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз.

Задание: Запишите названия механизмов в тетрадь; соотнеси номер картинки и название механизма. Одной картинке нет названия

• Блок-3

• Ворот-4

• Наклонная плоскость-5

• Клин-6

• Винт-2

• Рычаг - картинка есть, а слова нет

2

3

4

5

6

Выясним название этого механизма. Будьте внимательны. Название его прозвучит в фильме.

Демонстрация фрагмента фильма «Пираты Карибского моря».

Подпишите недостающее название. Запишите в тетрадь продолжение темы «Рычаг. Равновесие сил на рычаге»

Без рычага было бы невозможно поднять тяжёлые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте.

Для возведения пирамиды Хеопса, имеющей высоту 147 м, было использовано 2300000 каменных глыб, самая меньшая из которых имела массу 2,5 т.

Что представляет собой рычаг? Выберите нужное.

1. Твердое тело.

2. Твердое тело, имеющее неподвижную опору.

3. Твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры.

Запишите определение стр137

Нарисуйте схему рычага. Можно воспользоваться учебником

Какими буквами обозначаются:точка опоры

О

Точки приложения сил F1 и F2

В, А

Кратчайшее расстояние от точки опоры до линии, вдоль которой действует сила F1

ОА

Кратчайшее расстояние от точки опоры до линии, вдоль которой действует сила F2

ОВ

сила, вращающая рычаг по часовой стрелке

F1

сила, вращающая рычаг против часовой стрелки

F2

Вставьте слова и запишите определение

Плечо силы - кратчайшее расстояние от точки опоры до линии вдоль которой действует сила

Плечо обозначается буквой- l

Единицы измерения в СИ- м

Определите плечо на рисунке 155 .Единичный отрезок равен 1 см(макс3 б)

l1=

l2=

Посмотрите на рисунки в учебнике (149 и 150 )

Почему эти механизмы мы можем назвать рычагами (есть тв тело и точка опоры )

Подумайте. Что разное? (макс 3б)

Подставьте в соответствие определение и картинку. (макс 3б)

Укажите стрелочками, какое определение, к какому рисунку относится:

Рычаг 1 рода

неподвижная точка опоры О располагается между линиями действия приложенных сил

Рычаг 2 род

неподвижная точка опоры О располагается по одну сторону от линий действия приложенных сил

Определите тип рычага на данных рисунках (макс з б)

2

1

2

1

Рычаг - это простой механизм, предназначенный для преобразования силы. Сила F, с которой рабочий действует на рычаг, меньше силы Р, таким образом, рабочий получает выигрыш в силе.

ДИНАМИЧЕСКАЯ ПАУЗА

Давайте рассчитаем, во сколько раз рычаг дает выигрыш в силе. При каком условии он находится в равновесии.

Проведем теоретическую исследовательскую работу в парах.

Оборудование: рис154-155

Уравновесим рычаг, вращая гайки на его концах, чтобы он расположился горизонтально.

1. Подвесим 4 груза на левой части рычага на расстоянии 5см от оси вращения, и уравновесим рычаг двумя грузами с правой части рычага. (смотри рис.154).

2. Считая, что каждый груз весит 1 Н, определите по рисунку и запишите

F1= 2 Н l1= 4 см

F2= 4 Н l2= 2 см

вычислите отношение сил и плеч

F₂/F₁= 4/2

l1/l2= 4/2

3. Поставьте знак между F1/F2 ? l2/l1

4. F1 больше F2 в____раза?

5. l2 больше l1 в _____раза?

6. Вставь слова: Во сколько F1 больше чем F2, во столько l1 меньше l2

7. Как называется такая пропорциональность? (обратная пропорциональность)

8. Вывод: рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

F1/F2 = l2/l1- с помощью рычага большую силу можно уравновесить меньшей силой

Это правило установил Архимед в III веке до нашей эры.

В древние времена многие простые механизмы использовались в военных целях. Это баллисты, катапульты и другие устройства. Особенно большим количеством изобретений в этой области прославился Архимед.

Инженерный гений Архимеда с особой силой проявился во время осады Сиракуз римлянами в 212 году до н. э. в ходе Второй Пунической войны. Когда римские войска осадили Сиракузы, Архимед возглавил оборону родного города. А ведь в это время ему было уже 75 лет! Сконструированные им механизмы поразили воображение современников. Огромный урон, наносимый римским войскам «железными лапами» и метательными машинами Архимеда, привел, по словам Плутарха, к тому, что «римляне стали так трусливы, что если замечали, что над стеной движется кусок каната или бревно, то кричали: «Вот, вот оно!» - и, думая, что Архимед хочет направить на них какую-нибудь машину, удалялись в бегство». Так называемая «Лапа Архимеда» представляла собой огромный рычаг, выступающий за городскую стену и оснащённый противовесом. Знаменитый историк древности Полибий писал, что если римский корабль пытался пристать к берегу возле Сиракуз, эта машина, управляемая специально обученным человеком, захватывала нос корабля и переворачивала его. Римляне вынуждены были отказаться от мысли взять город штурмом и перешли к осаде. Полибий писал: «Такова чудесная сила одного человека, одного дарования, умело направленного на какое-либо дело… римляне могли бы быстро овладеть городом, если бы кто-либо изъял из среды сиракузян одного старца».

Несколько месяцев длилась осада Сиракуз, и лишь благодаря предателям, открывшим ворота, римляне, наконец, смогли ворваться в город. «Немало примеров гнусной злобы и гнусной алчности можно было бы припомнить, - пишет Тит Ливий (1 в до н.э.) о разграблении Сиракуз, - но самый знаменитый между ними - убийство Архимеда. Среди дикого смятения, под крики и топот озверевших солдат, Архимед спокойно размышлял, рассматривая начерченные на песке фигуры, и какой-то грабитель заколол его мечом, даже не подозревая, кто это».

Прообразом какой современной машины является «Лапа Архимеда»?

(Подъемный кран)

На любой строительной площадке работают башенные подъемные краны - это сочетание рычагов, блоков, воротов

Решение задачи

Проведем расчеты аналогичные тем, которые делал Архимед

С 139 задача в учебник

В нашем примере рабочий прикладывает силу 600Н , а преодолевает силу 2400Н, Выигрыш в силе в 4раза, но при этом плечо большей силы в 4 раза короче

1)Решение задачи самостоятельно. 1 ученик у доски.

Удержать пудовую гирю на пальце очень трудно. Облегчить работу мне поможет рычаг. Подскажите, как?

Гирю надели на палку, один конец которой закрепили о твёрдую опору, а за другой конец взялись одним пальцем. Не прилагая особых усилий, удерживают гирю одним пальцем. Рассчитайте, какую силу надо приложить на расстоянии 50см от опоры, чтобы удержать гирю весом 30Н, находящуюся от точки опоры на расстоянии 5см.

Ответ : 3 Н

2)

Ответ: Г

С тех пор, как Архимед установил правило равновесия рычага, оно просуществовало в первозданном виде почти 1900 лет. И лишь в 1687 году французский учёный П. Вариньон придал ему более общую форму, воспользовавшись понятием момента силы.

Запишем условие равновесия рычага, воспользовавшись свойством пропорции (произведение крайних членов пропорции равно произведению средних членов пропорции).

F₁* ℓ₁= F₂* ℓ₂

Физическая величина, равная произведению силы на её плечо, называется моментом силы.

(Н*м)

Тогда получим:

Рычаг находится в равновесии, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелке.

Момент силы характеризует вращающее действие силы. Это действие зависит как от силы, так и от её плеча. Именно поэтому, например, желая открыть дверь, стараются приложить силу как можно дальше от оси вращения. С помощью небольшой силы при этом создают значительный момент, и дверь открывается, открыть её, оказывая давление около петель, значительно труднее.

Подведем итоги:

- что называется простыми механизмами?

- какие виды простых механизмов вы знаете?

- что такое рычаг?

- что называется плечом силы?

каково условие равновесия рычага?

Какое значение имеют простые механизмы в жизни человека?

Домашнее задание: § 55, 56, по желанию - сообщение об одном (или двух) простых механизмах - рычаге, применяемых 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…

Используемая литература:

1. Перышкин, А.В. Физика 7 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений/ А.В. Перышкин - 13 изд., стереотип. -М.: -Дрофа, 2010.- 191,[1] c.: ил. - ISBN 978-5-358-07980-9.