Урок "КПД простых механизмов" для 7 класса (ФГОС)

УЭ

Учебный материал с указанием цели и заданий

Комментарий для обучающихся

УЭ0

Входной контроль

Цель: проверка усвоения темы «Правила равновесия рычага и блока».

1.В ходе эксперимента были получены следующие результаты (смотри таблицу):

Проверьте отношение сил и плеч, вычислите моменты сил, и сделайте вывод, находится ли рычаг в равновесии.

2.Рабочий поднимает на высоту 4 м груз весом 600 Н при помощи подвижного блока. С какой силой он тянет верёвку? Какой длины конец верёвки он вытянет? (Подсказка: воспользуйтесь правилом для подвижного блока и «золотым правилом» механики).

Сделать в рабочей тетради.

УЭ1

Цель: закрепление понятия работы и мощности, введение понятий полезная и совершённая работа, КПД простого механизма, примеры расчёта КПД простых механизмов.

Учебник §63-65.

УЭ2

Цель: введение понятий центр тяжести, устойчивое, неустойчивое и безразличное равновесие.

При строительстве каких-либо сооружений или конструировании механизмов требуется выполнить необходимое условие их эксплуатации – устойчивость.

Проведите эксперимент с линейкой и двумя карандашами (как описано в видеоролике) и найдите у вашей линейки точку центра тяжести.

В учебнике (§63) найдите определение центра тяжести (можно использовать видеоролик).

Задание. Определите центр тяжести плоской фигуры неправильной формы (используйте кусок картона, иголку, нить с небольшим грузом, остро заточенный карандаш).

Ход выполнения задания (смотрите видеоролик, учебник на стр.186 или инструкцию ниже):

1.Вырежте из картона плоскую фигуру неправильной формы.

2.Закрепите на нити ластик и завяжите петельку на другом конце нити.

3.Закрепите на иголке плоскую фигуру и нить с ластиком на вертикальной поверхности, воткнув в неё иголку (будьте аккуратны в обращении с иголкой).

4.От места закрепления проведите линии на фигуре вдоль нити.

5.Закрепите в двух других частях плоскую фигуру и проведите линии.

6.Все линии должны пересекаться в одной точке. Это и будет центр тяжести. Если вашу фигуру поместить в эту точку на острие карандаша, она будет находиться в равновесии. Для отчёта необходимо сфотографировать равновесие.

Посмотреть видеоролик. Для этого пройти по ссылке:

https://www.youtube.com/embed/Nx661Jmbzkk

Провести опыт.

Это надо знать! Выучить.

Провести эксперимент.

Сделать фотографию плоской фигуры на острие карандаша.

В иды равновесия тела с одно точкой опоры

устойчивое неустойчивое безразличное

центр тяжести ниже оси вращения центр тяжести выше оси вращения центр тяжести и ось вращения

совпадают

Записать диаграмму с рисунками в рабочую тетрадь.

УЭ3

Цель: сформулировать понятия полезная и затраченная работа, формулу для расчёта КПД механизма.

Нам известно, что при любом движении одно тела по поверхности другого возникает трение. Механизмы не исключение. Поэтому при работе механизмов трение необходимо учитывать. Необходимо учитывать и массу механизма. Учёт трения и массы механизма определяет коэффициент полезного действия (КПД). Для получения формулы КПД механизма введём понятие полезная и совершённая (затраченная) работа

Р абота

полезная совершённая (затраченная)

работа, совершаемая для пользы работа, совершаемая против сил трения

А_п А_с

Находим определение КПД в учебнике и записываем формула для расчёта КПД механизма:

η (КПД) = 100%.

КПД любого реального механизма, в том числе и простого, всегда меньше 100%.

Посмотреть видеоролик. Для этого пройти по ссылке:

https://www.youtube.com/embed/Ue66iQ8SF7Y

Записать в рабочую тетрадь.

Знать!

Записать в рабочую тетрадь.

Знать!

УЭ4

Цель: применение формулы для КПД.

Пример 1. Рассчитайте КПД рычага, с помощью которого груз массой 245 кг равномерно подняли на высоту 6 см. При этом к большему плечу рычага приложили силу 500 Н, а точка приложения силы опустилась на 30 см.

Дано: m = 245 кг Решение.

h₁ = 6 см Используем формулу для КПД: η (КПД) = 100%.

F₂ = 500 Н Полезная работа совершается для подъёма тела массой 245 кг на высоту 6 см, т.е. А_п = mgh₁.

h₂ = 30 см Затраченная работа равна: А_з = F₂h₂.

Найти: КПД. Вычисляем: А_п = 147 Дж; А_з = 150 Дж; η = 98%.

Ответ: 98%.

Пример 2. С помощью неподвижного блока, имеющего КПД 90%, груз массой 100 кг подняли на высоту 1,5 м. Определить совершённую работу.

Дано: КПД = 90% Решение.

m = 100 кг Полезная работа совершается по подъёму груза на высоту 1,5 м: А_п = mgh = 1500 Дж.

h = 1,5 м Из формулы для КПД находим: А_з = А_п/η = 1500:0,9 ≈ 1667 (Дж).

Найти: А_з Ответ: ≈ 1667 (Дж).

Записать в рабочую тетрадь.

Пример 3. Груз массой 12 кг равномерно тянут вдоль наклонной плоскости, прикладывая силу в 40 Н. Чему равен КПД наклонной плоскости, если её длина 2 м, а высота 10 см?

Дано: m = 12 кг Решение.

F = 40 Н Полезная работа совершается по подъёму груза на высоту 10 см, т.е. А_п = mgh = 12 Дж.

s = 2 м Затраченная работа равна: А_з = Fs = 80 Дж.

h = 10 см = 0,1 м Вычисляем КПД: η (КПД) = 100% = 15%.

Найти: КПД. Ответ: 15 %.

УЭ5

Цель: сформулировать итоги урока.

Отвечаем на вопросы (ответы записываем в рабочую тетрадь).

1.Какие виды равновесия существуют? Где учитывают равновесие?

2.Может ли полезная работа быть больше совершённой?

3.Каков физический смысл КПД и как его найти?

4.Может ли КПД быть больше 100%?

Записать в рабочую тетрадь.

УЭ6

ДЗ: §63-65; упр.33.

Выполнить упражнение 33 в рабочей тетради.

М, Н см

2

2

20 и 20

1

1

20 и 20

0,67

0,67

20 и 20