Простые механизмы. Рычаг.

Тема урока. Машины и механизмы. Простые механизмы. Рычаг. Момент си-лы. Условие равновесия рычага. «Золотое правило» механики.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Задачи урока: Добиться усвоения учащимися понятий: машина, простой механизм, рычаг, момент силы. Ознакомить учащихся с принципом действия простых механизмов. Показать учащимся, что простой механизм не даёт выигрыша в работе.

Развивать творческое мышление, умение наблюдать и анализировать.

Расширять политехнический кругозор учащихся.

Оборудование: демонстрационный рычаг, набор грузов, графопроектор.

План урока

Ход урока.

I. Проверка домашнего задания.

На доске записываются решения задач, заданных на дом. В это время в классе идет проверка устных вопросов после параграфа учебника.

II. Изучение нового материала.

Беседа.

Учитель. Природа не наделила человека мощными мышцами, острыми зубами. Но сила человека в другом – в умении, постигая законы природы, конструировать механизмы, которые позволяют человеку становиться в десятки раз сильнее. В основе любой сложной машины лежат простые механизмы, известные человеку ещё с незапамятных времён. Так что такое машины и механизмы? Для чего они служат? Ответить на эти вопросы и есть наша сегодня задача. Запишем тему урока (учитель записывает тему урока на доске а учащиеся в тетрадях).

Учитель: В переводе с древнегреческого слово «механизм» означает орудие, устройство. Слово же «машина» начали широко употреблять лишь с XYIII

столетия во Франции. И хотя в переводе с французского слово mashine тоже

-1-

означает орудие, устройство, но в научном понимании это совсем другое понятие, чем механизм. Поэтому запишем понятия «машина» и «механизм» (учащиеся делают запись в тетрадь). Используется графопроектор.

механизм машина

система тел, в которой перемеще- ние одного тела (ведущего) об- условливает совершенно опреде- лённые перемещения других тел этой системы.

устройства, созданные инженера- ми – изобретателями для непосред- ственного выполнения основных производственных операций (рабо- ты)

В каждой машине есть три основных части

относятся

рычаг наклонная плоскость

б

рабочий

орган

передаточный

механизм

двигатель

Учитель: Сегодня мы начнём изучение простых механизмов с самого распространённого - рычаг.

Наша цель – изучить действие рычагов.

Для этого рассмотрим устройство рычага и введём его основные характеристики ( на столе демонстрационный рычаг).

Рычаг – твердое тело, имеющее ось вращения или точку опоры, вокруг которой он может вращаться под действием сил.

Следовательно, основными характеристиками являются:

• Точка опоры

• Плечо силы – наименьшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Условно рычаги разделяют на

рычаги первого рода рычаги второго рода

если точки приложения сил если точки приложения сил

лежат по разные стороны от лежат по одну сторону от

точки опоры точки опоры

Детские качели Разрез предохранительного парового клапана

-2-

Учитель вводит условное обозначение рычага и даёт понятие точки опоры (оси вращения) и особое внимание уделяет формированию понятия плеча силы. ₁ (нагрузка)

l_{2 О} l₁

О А В

l_{2 1 (усилие)} l₂

_{2 2}

_{(нагрузка)} (усилие)

Задание для учащихся: Работа в группах. Отработка понятия «рычаг», «точка опоры», «плечо». Учащимся выдаются карточки с изображением двух различных видов простых механизмов. Предлагается каждой группе, если они считают что это рычаги, доказать своё мнение. Сделать схематическое изображение выбранных рычагов. Выяснить какого рода этот рычаг. Время выполнения задания 5 минут.

_{нагрузка}

Карточка №1

тачка колодезный

Рис.1 Рис.2 журавль

• Является простой механизм рычагом?

• Если является, то изобразить рычаг, точку опоры, _{нагрузка}, _усилие в виде условных обозначений.

Карточка №2

коромысла гвоздодёр

Рис.3 Рис.4

• Является простой механизм рычагом?

• Если является, то изобразить рычаг, точку опоры, _{нагрузка}, _усилие в виде условных обозначений.

-3-

Карточка№3

весы ореходавка

Рис.5 Рис.6

• Является простой механизм рычагом?

• Если является, то изобразить рычаг, точку опоры, _{нагрузка}, _усилие в виде условных обозначений.

Карточка №4

весло лом

Рис.7 Рис.8

• Является простой механизм рычагом?

• Если является, то изобразить рычаг, точку опоры, _{нагрузка}, _усилие в виде условных обозначений.

Карточка№5

ворот ножницы

Рис.9 Рис.10

• Является простой механизм рычагом?

• Если является, то изобразить рычаг, точку опоры, _{нагрузка}, _усилие в виде условных обозначений.

Карточка№6

лопата кусачки

Рис.11 Рис.12

• Является простой механизм рычагом?

• Если является, то изобразить рычаг, точку опоры, _{нагрузка}, _усилие в виде условных обозначений.

-4-

Учитель. Во время выполнения задания учениками учитель наблюдает за работой и фиксирует их правильные результаты и оказывает помощь в выполнении. (Надо подготовить таблицы в увеличенном виде с заданиями карточек)

Проходит обсуждение заданий.

Учитель. При рассмотрении простого механизма – рычаг мы увидели, что для преодоления нагрузки необходимо приложить усилие. Давайте проверим действительно ли, как мы сказали в начале урока, рычаг позволяет человеку становиться в десятки раз сильнее, т.е. рычаг применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе. Для этого проводится демонстрация.

Экспериментальная задача.

Вначале на демонстрационном рычаге подвесить по одной одинаковой гире справа и слева. Передвигая их относительно оси вращения учащиеся должны убедиться, что рычаг будет находиться в равновесии если они будут расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения.

Вывод: Если силы действующие на рычаг равны, то плечи сил равны. Выигрыша в силе нет.

Учитель задаёт вопрос классу: «Как вы думаете, можно при помощи рычага уравновесить вес четырёх грузиков весом двух таких же грузиков?»

Ученики. Ученики выдвигают свои предположения. После этого каждой группе даётся задание на учебном рычаге слева подвесит 4 гири, а справа 2 гири и передвигая их добиться чтобы рычаг находился в равновесии. Ученики измеряют плечи сил и заносят результаты в таблицу, которая находится на доске. Анализируя данные таблицы делается вывод.

-5-

Вывод: Рычаг находится в равновесии в том случае, если плечи действующих на него сил обратно пропорциональны значениям сил .

Учитель. Действительно рычаг даёт выигрыш в силе. Этот вывод называется правилом равновесия рычага, которое было установлено Архимедом. Данную пропорциональную зависимость можно представить в виде

где М – момент силы,

М₁ -М₂

Вывод: момент силы, вращающей рычаг по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей рычаг против часовой стрелки.

Учитель. Если рычаг даёт выигрыш в силе, то мы можем поднять при помощи этого рычага нагрузку намного больше, чем прикладывая к нему усилие, т.е. совершать работу по перемещению тел. Давайте проверим не дают ли простые механизмы выигрыша и в работе?

Экспериментальная задача.

Учитель. Перед вами находится рычаг, который в предыдущем задании вы уравновесили. Давайте приведём в движение его. Для этого будем опускать вниз правую часть рычага на . Мы видим, что перемещается другой конец рычага вверх. Ваша задача определить расстояние на которое опустятся 2грузика - S_усилие и расстояние на которое поднимутся 4 грузика - S_{нагрузка}. Определить отношение этих расстояний. Рассчитать А_усилие= и А_{нагрузка}= .

Ученики. Выполняют измерения и результаты заносят в продолжение таблицы, которая находится на доске.

Учитель. Вопросы классу:

• Рычаг в нашем эксперименте дал выигрыш в силе во сколько раз? (в 2 раза)

• В эксперименте мы получили выигрыш в расстоянии? (нет, проиграли)

• Во сколько раз мы получили проигрыш в расстоянии? (в 2 раза)

• Что мы скажем о выполненной работе? (работа одинаковая)

Вывод: кратко это можно выразить так : «Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. Ни один из простых механизмов не даёт выигрыша в работе».

Это правило с давних времён называется «золотым правилом» механики.

-6-

III.Домашнее задание.

Охарактеризовать работу учащихся. Оценить работу активных учащихся.

Изюминка. Выдать учащимся по зубчику чеснока. Показать учащимся чеснокодавку и с её помощью раздавить один зубчик чеснока.

• Творческое задание. Рассчитать, какой выигрыш в силе даёт чеснокодавка, которую можно заменить плоскогубцами.

• Прочитать §§11, 19, выучить определения и формулы. Л.Э.Генденштейн Физика-8кл. –Х.: Гимназия, 2008

• Подготовиться к лабораторной работе №9 по рабочей тетради для лабораторных работ.

• Подготовить сообщение (на 2 минуты выступления) «Простые механизмы в живой природе».

Например (информацию можно разместить в уголке для учащихся):

-7-