Урок по физике для 7 класса 'Рычаг'

Тема урока: «Рычаг»

Цели урока:

Образовательные:

1.Обеспечить в ходе урока повторение учащимися понятий «мощность» и «механическая работа»;

2.Обеспечить в ходе урока усвоение учащимися следующих понятий: простые механизмы, рычаг; усвоение правила рычага;

3.Привить умения и навыки в работе с рычагом;

4.Устранить пробелы в знаниях единиц измерения.

Воспитательные:

1.Содействовать формированию научного мировоззрения учащихся на основе объяснения правила рычага;

2.Содействовать трудовому воспитанию школьников путем показа роли знаний о рычаге в повседневной жизни;

3.Развитие и воспитание у школьников эстетических взглядов.

Развивающие:

1.Продолжить формирование общеучебных умений и навыков: планирование ответа, сравнение, обобщение, самоконтроль;

2.Содействовать развитию воли и настойчивости в учении посредством решения проблемных задач, вовлечения учащихся в эксперимент;

3.Развитие эмоций учащихся посредством создания на уроке ситуации занимательности;

4.Выработать умение самостоятельно пополнять свои знания в процессе эксперимента;

Оборудование: раздаточные материалы: «Применение рычага», «Вопросы к кроссворду»; цветной мел; рычаг; грузы массой 100 г; компьютер с диапроектором; линейка; карандаш; монеты; палка; тяжелая сумка; мелодия «Сиртаки»; костюмы царя и Архимеда.

План урока:

1.Организационный момент

2.Актуализация знаний

3.Объяснение нового материала

4.Закрепление изученного материала

5.Домашнее задание

6.Подведение итогов

Ход урока:

Здравствуйте, ребята!

Здравствуйте!

Садитесь. С какими физическими величинами мы познакомились с вами на прошлом уроке?

Механическая работа и мощность.

Для повторения изученного материала предлагаю вам разгадать кроссворд. На доске нарисована сетка для ответов и написаны вопросы. Также вопросы у вас есть на партах.

Первый вопрос: назовите физическую величину, входящую в формулу для нахождения мощности.

Работа.

Закончите предложение: «Сила совершает положительную работу, если направление движения тела совпадает с направлением…»

Силы.

Назовите одну из единиц времени.

Час.

Единица мощности в СИ?

Ватт.

Выразите словом 1000000 Вт.

Мегаватт.

По мере разгадывания кроссворда записываю ответы в нужные клетки.

Скажите, пожалуйста, какое слово мы получили в красных клетках кроссворда?

Рычаг.

Это слово получилось не случайно. Тема сегодняшнего урока «рычаг». Откройте свои тетради, запишите сегодняшнее число и тему урока.

Физические возможности человека ограничены, поэтому с древних времен он использовал устройства, которые позволяли преобразовывать его силу, в существенно большую. Такие механические устройства называются простыми механизмами. К ним относятся: наклонная плоскость, с помощью которой тяжелый груз можно поднять вкатывая или втаскивая на нужную высоту; блок, который также облегчает подъем грузов и рычаг.

Рычаг начал применяться людьми в глубокой древности. С его помощью удавалось поднимать тяжелые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте. Без рычага это было невозможно. Ведь, например, для возведения пирамиды Хеопса, имеющей высоту 147 м, было использовано более двух миллионов каменных глыб, самая меньшая из которых имела массу 2,5 т!

Рассказ дополняю рисунками, спроецированными на экран.

Что же такое рычаг? На демонстрационном столе вы видите лабораторный рычаг. Давайте его поподробней рассмотрим. Из чего он состоит?

Из линейки.

Я согласна, это линейка. Но мы с вами учимся владеть физическими терминами. Попробуйте ее назвать с этой точки зрения.

Это тело.

Правильно. А какое это тело?

Твердое.

Молодцы! Что еще мы можем про него сказать? Оно может двигаться? А как?

Это твердое тело и оно способно вращаться.

А как оно вращается?

Вокруг неподвижной оси.

Хорошо! А теперь попытайтесь все вместе собрать и дать определение рычагу.

Рычаг - это твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры.

Давайте запишем это определение к себе в тетради.

Вы видите, что к рычагу подвешены грузы. Они действуют на него с некоторыми силами. Как вы думаете, куда направлены эти силы?

Вертикально вниз.

С этими силами связано еще одно понятие, плечо силы. Плечом силы называется расстояние от неподвижной опоры до точки, в которой приложена сила. Обозначается оно маленькой латинской буквой «л». Сколько плечей у нашего рычага?

Два.

Мы дали определение рычагу, а теперь давайте попробуем его изобразить схематически. На доске вы видите нарисованную схему рычага с действующими на него силами и их плечами. Зарисуйте ее, пожалуйста к себе в тетради.

Пока ученики зарисовывают, поясняю чертеж и ввожу обозначения сил и их плечей.

Скажите, пожалуйста, находится ли рычаг в равновесии?

Да.

А как вы думаете, почему? Ведь с одной стороны на него действуют два груза, а с другой три.

Они висят на разных расстояниях от неподвижной опоры.

Верно, у этих сил разные плечи. Сравните их, пожалуйста.

Большей силе соответствует меньшее плечо, а меньшей силе - большее.

Правильно. Получается, что меньшая сила уравновешивает большую. Рычаг дает выигрыш в силе. Давайте попробуем его найти.

Для начала, определим силы F₁ и F₂. Скажите, что это за силы, с которыми грузики действуют на рычаг?

Это силы тяжести.

Правильно. Давайте их найдем. Учтем, что масса каждого груза равна 100 г. Чему равна сила тяжести, действующая на один груз?

Она равна примерно 1 Н, т.к., чтобы ее найти, надо массу груза умножить на ускорение свободного падения , равное 10 Н/кг.

А в каких единицах измерения вы брали массу груза?

В системе СИ масса измеряется в килограммах. Поэтому массу груза при вычислениях мы брали равной 0,1 кг.

Молодцы! Так чему же равны силы, действующие на рычаг?

Сила F₁=2Н, а сила F₂=3 Н.

Хорошо! Так какой же выигрыш в силе в данном случае дает рычаг?

Выигрыш в силе равен1,5.

А как вы его получили?

Мы большую силу разделили на меньшую.

На доске записываю, что отношение сил равно 1,5.

Как мы уже говорили, эти силы находятся в равновесии из - за разности в их плечах. Давайте найдем плечи сил, действующих на рычаг.

На рычаге расстояние между петлями равно 10 см. Скажите, пожалуйста, чему равны плечи сил l₁ и l₂?

Они равны 30 см и 20 см соответственно.

Подумайте еще раз над ответом и учтите единицы измерения длины в системе СИ.

Плечи сил равны 0,3 м и 0,2 м соответственно.

Правильно. А на сколько одно плечо силы больше другого?

Плечо силы l₁ больше плеча силы l₂ в 1,5 раза.

На доске записываю, что отношение плечей сил равно 1,5.

Мы получили в отношениях одно и то же число. Давайте приравняем их. Получили равенство

Из математики вы знаете, что между величинами может существовать прямо пропорциональная и обратно пропорциональная зависимость. Посмотрите на полученное выражение и скажите, как зависят приложенные к рычагу силы от своих плеч?

Приложенные силы обратно пропорциональны своим плечам.

Молодцы! А в каком состоянии при этом находится рычаг?

В состоянии равновесия.

Правильно. Мы получили условие равновесия рычага: рычаг находится в равновесии, если приложенные к нему силы обратно пропорциональны их плечам.

Это условие называется правилом рычага. Подпишите себе в тетрадях рядом с полученным выражением.

Правило рычага было установлено и использовалось еще в древние времена. Открыл его знаменитый ученый Архимед. Он был величайшим математиком, физиком и инженером древности. В механике им были установлены законы рычага, условия плавания тел и законы сложения параллельных сил.

На экране портрет Архимеда.

Предлагаю вам почувствовать себя в качестве ученых и еще раз проверить правило рычага. Для этого выполните следующее экспериментальное задание.

У каждого на парте найдется линейка, карандаш и несколько монет в кармане. Положите под середину линейки карандаш так, чтобы линейка находилась в равновесии. Не меняя взаимного расположения линейки и карандаша, уравновесьте на полученном рычаге разное количество монет.

После выполнения задания прошу прокомментировать результаты с помощью правила рычага.

Я уравновесил три монеты одной. Там где лежит три монеты, плечо силы меньше, чем там, где лежит одна монета.

Хорошо! Мы еще раз экспериментально подтвердили правило рычага. Давайте повторим его.

Один из учеников рассказывает правило.

Как я уже говорила, рычаг активно использовали в древние времена. В наше время электроники его использование не потеряло актуальности. У вас на партах лежат листочки, в которых описаны случаи применения рычага. Посмотрите, пожалуйста.

С рычагом вы встречаетесь, когда режете ножницами. На правиле рычага основан принцип действия весов. Так же много рычагов находится в теле человека и животных.

Один из примеров применения рычага я предлагаю вам сейчас посмотреть. В этом мне поможет Рома. Я дам ему большую палку и с ее помощью предложу поднять тяжелый груз.

Давайте поможем Роме. Как надо поступить, чтобы держать груз было легче?

Груз надо перевесить ближе к плечу.

Правильно. Стало легче?

Что в данном случае выполняет роль рычага?

Палка.

А где находится неподвижная опора?

На плече.

Подвинув груз, какую величину мы изменили, как и для чего?

Мы уменьшили плечо силы, с которой груз действует на палку. Следовательно, сила, которую должен прикладывать Рома, уменьшилась, ему стало легче.

Молодцы! Спасибо, Рома, садись.

Вот такое замечательный рычаг. Спасибо Архимеду, что он открыл его. Но слава к Архимеду пришла не сразу. Ему приходилось доказывать пользу своих открытий.

Начинает звучать музыка. Так, однажды, гуляя по берегу моря с сиракузским царем Гиероном, Архимед предложил использовать рычаг для облегчения труда рабов. Гиерон не поверил ему. Чем закончилась эта история нам сейчас расскажут ребята.

Ученики в костюмах читают по ролям стихотворение под музыку.

Автор

Однажды по берегу моря вдвоем

Гулял Архимед с сиракузским царем.

А рядом триеру тащили на мель

И тут Архимед Гиерона спросил:

Архимед

Ты помнишь мой винт для подъема воды?

В Египте рабам я облегчил труды.

А знаешь, как людям помог бы рычаг

В труде непосильном. К примеру,

Один бы сумел на песчаный причал

Втащить я вот эту триеру.

Автор

Стоит Гиерон, потирает висок:

Гиерон

Ты втащишь триеру? Один? На песок?!

Архимед

Триеру на берег втащу я один.

Триеру с гребцами и грузом.

Вот ты через месяц сюда приходи

И я удивлю Сиракузы.

Автор

В назначенный срок собирается люд

На пристани, солнцем согретой.

Глядят на машину, но чуда не ждут:

Не втащит! Да слыхано ль это!

Гиерон

Я вижу веревки и много колес,

И я поражаюсь размеру,

Но даже Геракл, ухватившись за трос,

Не втащит на берег триеру

Автор

И тут Архимед повернул колесо -

Триера послушно ползет на песок.

На палубе с ног повалились купцы.

На берег заехать - не шутка!

По воздуху веслами машут гребцы,

Как будто лишились рассудка.

Гиерон

Не верю глазам! Столько силы в плечах?!

Архимед

Нет, царь! Эту силу умножил рычаг!

Автор

Взглянул Архимед: небо, море кругом.

Синее море и горы.

Архимед

Я землю бы мог повернуть рычагом,

Лишь дайте мне точку опоры.

Гиерон

С этого времени я требую,

Чтобы Архимеду верили во всем,

Что он только не скажет.

Наш урок подходит к концу. Откройте дневники. Запишите домашнее задание: параграф 20, задачи №67, 69, задачи со звездочкой №68, 70.

Давайте подведем итоги сегодняшнего урока.

Какие устройства относятся к простым механизмам?

Что такое рычаг?

В чем заключается правило рычага?

Какое из применений рычага вам больше всего запомнилось?

За активную работу на уроке я ставлю оценки…

Урок окончен. Спасибо. До свидания.

Приложения.

Вопросы к кроссворду:

1.Физическая величина, входящая в формулу для нахождения мощности.

2.Закончите предложение: «Сила совершает положительную работу, если направление движения тела совпадает с направлением…»

3.Одна из единиц времени.

4.Единица мощности в СИ.

5.Выразите словом 1 000 000 Вт.

Применение рычага

Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницы -это рычаг, ось вращения которого проходит через винт, соединяющий обе половины ножниц.

Действующей силой F₁ является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы; противодействующей силой F₂ -сила сопротивления того материала, который режут ножницами.

На принципе рычага основано действие рычажных весов. Учебные весы действуют как равноплечий рычаг.

Использование рычага позволяет поднимать тяжелые предметы. На рисунке изображен рычаг второго рода.

Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, конечности, челюсти. Много рычагов можно указать в теле насекомых, птиц, в строении растений.

Например, гвоздодер, действуя как рычаг, позволяет выдернуть гвоздь при гораздо меньшем усилии, чем если бы мы попытались сделать это, скажем перочинным ножом. Приложив небольшое усилие к ручке гвоздодера, мы получим на другом его конце большой выигрыш в силе.