Разработка урока физики по темеПростые механизмы. Условие равновесия рычага.(9 кл)

"Простые механизмы. Условие равновесия рычага."

Современные механизмы смогут переделать мир так,

чтобы с ним уже можно было не сталкиваться.

М.Фриш (Слайд 1)

Тип урока: по основной дидактической цели - урок изучения нового материала;

по основному способу проведения - беседа в сочетании с самостоятельной, практической и исследовательской деятельностью учащихся;

по основным этапам учебного процесса - комбинированный (первичное ознакомление с материалом, образование понятий, установление правил, применение полученных правил на практике).

Цели урока:

Обучающая: 1. Познакомиться с принципом действия и назначением простых механизмов.

2.Расмотреть разновидности и применение простых механизмов.

Развивающая:

1. Продолжить развитие мышления учащихся путём применения полученных знаний к решению практических задач.

2. Продолжить развитие мыслительных операций: анализ, синтез, обобщение.

Воспитательная:

1. Развитие коммуникативных навыков.

2. Развитие навыков работы в группе (взаимоуважение, взаимопомощь и поддержка).

Оборудование: Компьютер, проектор, экран, линейка - рычаг, набор грузов, блоки, веревка.

Используемая технология развивающего обучения:

Проблемно-исследовательская технология

Формы учебной работы, используемые на уроке:

1) фронтальная работа со всем классом

2) групповая работа

3) индивидуальная работа

Методы, используемые на уроке:

1. эвристический метод

2. исследовательский метод (частично)

Изучив материал урока, учащиеся должны знать:

виды простых механизмов

устройство и принцип действия рычага, ворота, блока, наклонной плоскости.

условие равновесия рычага

уметь:

изображать рычаг на чертеже

находить точку опоры рычага

измерять плечи сил

использовать условие равновесия рычага для решения задач

находить нужную информацию, перерабатывать и применять ее.

Оборудование и средства обеспечения учебного процесса:

набор грузов, демонстрационная линейка - рычаг, сантиметровая лента, бутылка минеральной воды, штатив, ножницы, плоскогубцы, кусачки, гвоздодер, открывалка для бутылок, деревянный брусок с гвоздем, палка, тяжелый портфель, лабораторные рычажные весы, плакаты, лабораторная линейка - рычаг, ученическая линейка, блоки, портрет Архимеда.

План урока

1.Подготовка к восприятию нового материала: постановка проблемы - 5 мин.

2.Объявление темы урока и цели урока - 2 мин.

3. Изучение нового материала - 20 мин.

3.1. Простые механизмы

4. Закрепление изученного материала (решение задачи) - 11 мин.

5. Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания - 3 мин.

6. Рефлексия - 4 мин.

1. Подготовка к восприятию нового материала:

2. Учитель: Сегодня у нас обычный урок. Прежде чем мы приступим к изучению новой темы. Я хочу, чтобы все настроились на урок. Расслабьтесь, прислушайтесь к своим ощущениям и скажите себе: "Я нахожусь на уроке и хочу узнать что-то мне неизвестное." Готовы? А сейчас давайте приступим к работе.

На демонстрационном столе учителя: стоит бутылка минеральной воды, лежит деревянный брусок с вбитым в него гвоздем, стоит тяжелый портфель, лежит орех.

Учитель: (Слайд 2)

Ребята, мы с вами сегодня должны решить простые бытовые проблемы, которые часто возникают. Нужно открыть бутылку минеральной воды, вытащить гвоздь из доски, расколоть орех и перенести тяжелый портфель из одного конца класса в другой.

Давайте сначала выясним, чтобы получить нужный результат наших действий, нам нужно совершить ….(механическую работу).

Учитель:

Давайте разберемся, какую силу и к какому телу будем прикладывать, чтобы совершить необходимую работу.

1 ученик выходит к доске и пытается произвести нужные действия с данными приборами.

Учитель:

Как же облегчить ему задачу?

2 ученик:

Нужно использовать какое- то приспособление.

Учитель: Что, например?

Ученик:

Например: открывалку для бутылок, кусачки для сахара, гвоздодер для гвоздя, палку для портфеля.

Учитель:

Прошу продемонстрировать действие этих приспособлений.

Легче, применяя эти приспособления выполнить задачу?

Ученик:

Да.

Учитель:

А, почему?

Ученик:

Надо прикладывать меньшую силу, если использовать приспособления.

Учитель:

Чем эти приспособления похожи?

Ученик:

Они похожи на палки.

Учитель:

Правильно, эти палки не что иное, как рычаги, которые вы использовали для выполнения механической работы.

Вот мы с вами и подошли к теме сегодняшнего урока: «Простые механизмы.» (Слайд3)

2. Объявление темы урока и постановка цели урока.

Учитель: (Слайд4)

"Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю". По преданию, эти гордые слова принадлежат греческому математику и механику Архимеду, жившему больше двух тысяч лет назад и сделавшему немало выдающихся изобретений и открытий. Неужели Архимед считал себя таким силачом? Нет, он не отличался от других людей здоровьем и силой. Но он открыл закон рычага...

В монологе Архимеда прозвучало известное всем слово "Рычаг». Архимед собирался перевернуть Землю рычагом, а что такое рычаг, какова его конструкция и где он применяется, каково условие равновесия рычага, какие ещё бывают простые механизмы? Такова сегодня цель нашего урока. (Слайд 5)

3. Изучение нового материала.

3.1. Виды простых механизмов и их применение.

Учитель:

Физические возможности человека ограничены, поэтому с древних времён люди часто использовал устройства, которые способны преобразовать силу человека в значительно большую силу, т.е. дают выигрыш в силе. 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.

Вскапывая грядки на огороде, лопата в наших руках тоже становится рычагом. Всевозможные коромысла, рукоятки и вороты всё это рычаги.

А 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. (Слайд 6)

3.2. Изучение теории( проходит по группам)

Работать ученики будут по группам, каждая выполнит свое задание, которое сформулировано на карточках, на основе ваших наблюдений, анализов и выводов будут получены общие знания.

ЗАДАНИЕ группам:

Рабочий лист к уроку физики группа №1

(Слайд 7-12)

Прочтите пункт «Условие равновесия рычага» . Соберите установку по рисунку 104. Прикрепляя к рычагу разные грузы в разных точках , добейтесь равновесия рычага. Измерьте силы и плечи и результаты запишите в таблицу. Вычислите выигрыш в силе для рычага результаты запишите в таблицу. По полученным данным рассчитать моменты сил и установить их соотношение. Расскажите о применении рычага

Сила, дейст-вующая на грузы слева,

F₁

Плечо силы

L₁

Сила, дейст-вующая на грузы справа,

F₂

Плечо силы

L₂

Соотношение

между силами и плечами

Итак, мы вывели «условие равновесия рычага».

Отношение сил обратно пропорционально отношению их плеч.

F₁ ∕ F₂ = L₂ ∕ L₁

Именно это правило равновесия рычага и вывел Архимед.

Учитель:

Какой же выигрыш в силе дает рычаг? Чему он равен? Посмотрите еще раз на условие равновесия рычага.

Ученик:

Выигрыш в силе равен обратному отношению плеч рычага.

Рабочий лист к уроку физики группа №2

(Слайд 13-15)

Прочитайте пункт «Неподвижный блок». Соберите установку по рисунку 109 и равномерно поднимите при помощи динамометра груз, записывая показания динамометра. ( F) Сравните показания динамометра и вес груза, сделайте вывод.

Измерьте плечи действующих сил и ответьте на вопрос «Что изменило использование неподвижного блока?» (направление действия силы). Проведите сравнение блока и рычага и укажите их сходство и различие (ось вращения, точка приложения силы) С помощью правила моментов докажите, что неподвижный блок не дает выигрыша в силе результаты запишите в таблицу. Расскажите о применении неподвижного блока.

Сила, дейст-вующая слева,

Р

Плечо силы

АО

Сила, дейст-вующая справа,

F

Плечо силы

ОВ

Соотношение

между силами и плечами

Учитель:

Какой же выигрыш в силе дает неподвижный блок? Чему он равен?

Ученик:

Выигрыша в силе неподвижный блок не дает, он изменяет направление действия силы.

Рабочий лист к уроку физики группа №3

(Слайд 16-18)

Прочитайте пункт «Подвижный блок». Соберите установку по рисунку 110 и равномерно поднимите при помощи динамометра груз, записывая показания динамометра. ( F) Сравните показания динамометра и вес груза, сделайте вывод.

Измерьте плечи действующих сил. Проведите сравнение блока и рычага и укажите их сходство и различие (ось вращения, точка приложения силы). С помощью правила моментов докажите, что подвижный блок дает выигрыш в силе результаты запишите в таблицу. Расскажите о применении подвижного блока.

Сила, дейст-вующая слева,

F₁

Плечо силы

ОВ

Сила, дейст-вующая справа,

Р

Плечо силы

ОА

Соотношение

между силами и плечами

Учитель:

Какой же выигрыш в силе дает подвижный блок? Чему он равен

Ученик:

Выигрыш в силе равен 2. В расстоянии проигрываем в 2 раза.

Рабочий лист к уроку физики группа №4

(Слайд 19-21)

Прочитайте пункт «Наклонная плоскость». Соберите установку по рисунку 111и равномерно поднимите при помощи динамометра груз, записывая показания динамометра. ( F) Сравните показания динамометра и вес груза, сделайте вывод.

Измерьте длину и высоту наклонной плоскости и запишите в таблицу .Выясните чему равен выигрыш в силе?Сила F₁

_{длина наклонной плоскости L}

Сила тяжести

F

_{высота наклонной плоскости H}

Соотношение

между силами и расстояниями

Учитель:

Какой же выигрыш в силе дает наклонная плоскость? Чему он равен?

Ученик:

Выигрыш в силе во столько раз, во сколько длина наклонной плоскости больше ее высоты

Физкультминутка. Ребята, вы уже знаете о том, что воздействие на нервные окончания в наших ладонях, мы воздействуем почти на весь наш организм. Поэтому я предлагаю вам похлопать и похлопать не просто так, а со смыслом. Представим, что наши ладони молекулы, а от чего зависит движение молекул?

Поэтому, слушаем меня и думаем, как должны двигаться наши ладони. Быстро или медленно? Итак, очень холодно. Чуть теплее-теплее. Очень жарко. И снова стало холодно.

А теперь нам не помешает подвигаться. Представим, что мы жидкость в столбике термометра. Температура - 30⁰, -10⁰, 0⁰, + 30⁰, +50⁰.

Учитель: (Слайд 22)

Естественно возникает вопрос: давая выигрыш в силе или в пути, не дают ли простые механизмы выигрыша и в работе?

Многовековая практика показала, что ни один из простых механизмов не дает выигрыша в работе. Уже древним ученым было известно правило, применимое ко всем механизмам: во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. Это правило назвали «золотым правилом» механики.

Учитель: А прав ли был Архимед? (Слайд 23)

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 1см руке Архимеда пришлось бы проделать путь в 1018 км. Оказывается, чтобы сдвинуть Землю на миллиметр длинное плечо рычага должно быть больше короткого в 10²³ раз! Конец этого плеча проделал бы путь в 10¹⁸ километров (примерно). А на такую дорогу человеку понадобилось бы много миллионов лет!..

Но все равно рычаги нашли свое достойное применение в технике, быту, встречаются они и в природе.

Демонстрация простых механизмов, которые встречаются в повседневной жизни:

аптекарские весы, ножницы, кусачки, плоскогубцы, пинцет, ключ для закручивания болтов, наклонная плоскость, штопор, винт, открывалка для бутылок, игрушечный самосвал, игрушечный экскаватор, палка.

Рычаги в живой природе.

В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. Например, у человека - кости рук и ног, нижняя челюсть, череп, пальцы. У кошек рычагами являются подвижные когти; у многих рыб - шипы спинного плавника; у членистоногих - большинство сегментов их наружного скелета; у двустворчатых моллюсков - створки раковины. Рычажные механизмы скелета в основном рассчитаны на выигрыш в скорости при потере в силе. Особенно большие выигрыши в скорости получаются у насекомых.

Рассмотрим условия равновесия рычага на примере черепа (см.рис). Здесь ось вращения рычага О проходит через сочленение черепа и первого позвонка. Спереди от точки опоры на относительно коротком плече действует сила тяжести головы R, позади - сила F тяги мышц и связок, прикрепленных к затылочной кости.



Интересные рычажные механизмы можно найти в некоторых цветах (например, тычинки шалфея), а также в некоторых раскрывающихся плодах.

классификация рычагов в биомеханике (на примере действий суставов человеческого скелета):

4 Закрепление:

Учитель: различные простые механизмы, которые нас окружают, позволяют получить выигрыш в силе или расстоянии, делают нашу жизнь удобнее. Поэтому нам необходимо знать и учитывать особенности их действия. Давайте попробуем применить наши имеющиеся знания для решения задач.

Задачи для 1 группы...

1. У них тяжелый труд,

Все время что-то жмут.

(тиски)

2. Вопрос. Почему при зажатии в тисках детали вы беретесь не за середину, а за край ручки тисков?

Ответ. Чтобы увеличить плечо, и уменьшить силу.



Задачи для 2 группы.

1.Две сестры качались,

Правды добивались,

А когда добились - остановились.

( весы)

2.Вопрос. Можно ли этот прибор назвать рычагом?

Ответ. Да.

Задачи для 3 группы.

1.Два конца,

Два кольца,

А посередине гвоздик.

(ножницы)

2.Вопрос. При помощи ножниц отрезают кусок картона, при этом рука сжимает ножницы с силой 50 Н. Длина ручек ножниц 5 см, а от кольца до точки приложения силы 10 см. Определите силу, действующую на бумагу.

Ответ.100 Н.

Задачи для 4 группы.

1.Смотрит, мы раскрыли пасть,

В нее бумагу можно класть:

Бумага в нашей пасти

Разделится на части.

2.Вопрос. А можно ли ножницы назвать рычагом?

Ответ. Да.

Ответьте на вопросы:

1. Почему дверную ручку прикрепляют не в середине двери, а у ее края.

2. Если на доске перекинутой через бревно качаются 2 мальчика различной массы, то следует ли им садиться на одинаковом расстоянии от опоры.

3. Почему труднее переломить 1/4 часть спички, чем целую?

5. Постановка домашнего задания.

Поэтому домашнее задание к следующему уроку будет:

Обязательное: §32, творческое задание.

2. Практическое:

А) Найти дома инструменты или приспособления, в которых применяется рычаг, рассмотреть их устройство.

Б) Нарисовать или обвести в натуральную величину на формате А4.

В) Указать ось вращения и точки приложения сил.

Г) Измерить плечи прилагаемых сил.

Д) Рассчитать отношение сил и сделать вывод.

* Ответить на вопросы:

1. Как надо располагать разрезаемый материал в ножницах, чтобы получить наибольший выигрыш в силе?

2. Как нужно держать кусачки в руке, чтобы получить наибольший выигрыш в силе?

Выводы:

Итак, давайте подведем итог.

Мы сегодня с вами познакомились:

• с различными видами простых механизмов, как устройств, служащих для преобразования силы;

• рассмотрели устройство и принцип действия рычага; блока, ворота, наклонной плоскости.

• выяснили условие равновесия рычага.

А так же, что немало важно:

• развивали умение анализировать, выдвигать гипотезы, наблюдать и экспериментировать;

• развивали умение выражать результаты собственной мыслительной деятельности, используя разные способы.

• Заключительное слово учителя.

• По словам русского поэта второй половины девятнадцатого века Я.Полонского:

• Царство науки не знает предела -

• Всюду следы ее вечных побед,

• Разума слово и дело,

• Сила и свет.

• Эти слова по праву можно отнести к физике, подарившей нам столько открытий, освятившей нашу жизнь в прямом и переносном смысле. А сколько еще непознанного вокруг? Какое поле деятельности для пытливого ума, умелых рук и любознательных натур.

6 Рефлексия

Учитель: Наш урок подходит к концу. Каждый из вас на уроке чувствовал себя по-разному. Сейчас я попрошу вас оценить, насколько комфортно вы чувствовали себя на уроке, как каждый из вас, так и как класс в целом, и понравилось ли вам наше занятие.

Перед вами находится листок с изображением различных эмоций. Выберите и отметьте то изображение, которое наиболее соответствовало бы вашему настроению.

Лист рефлексии:

Фамилия, имя_____________________________________

_______________________

1. Моё настроение:

2. Ценности для вас данной работы:

Самое важное - 1

Важное - 2

Не очень важное - 3

Совсем не важное - 4

Получение для вас новой информации

Процесс личной деятельности

Полученный результат

Деловое общение во время работы

Заключительный этап

Учитель: Оценивая Вашу работу на уроке, я увидела, что практически каждый из вас внес вклад в наш урок. Мне очень понравилось с вами работать, спасибо за внимание. До свиданья.