Виртуальная лаборатория золотое правило механики. Золотое правило механики. Мотивация и целеполагание

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока: познакомить учащихся с неподвижным и подвижным блоками; выяснить, есть ли выигрыш в силе и работе при использовании простых механизмов; сформулировать “Золотое правило” механики.

Оборудование к уроку:

• презентация к уроку по теме,
• проектор,
• экран,
• компьютер,
• оборудование для проведения физического эксперимента (блоки, рычаг, нить, грузы, штатив, динамометр).

Ход урока

1. Организационный момент.

Здравствуйте, ребята и уважаемые гости. Я рада приветствовать вас на уроке физики. Физики, которую любят многие, и на уроке, которого ждут с нетерпением.

2. Мотивация и целеполагание.

Мы продолжаем изучать простые механизмы. И тема сегодняшнего нашего урока “Блоки. “Золотое правило” механики”. (СЛАЙД 1) Цель нашего урока - познакомиться с еще одним видом простых механизмов – блоками. А задача наша заключается в том, чтобы выяснить, есть ли выигрыш в силе и работе при использовании простых механизмов и сформулировать “Золотое правило” механики. (СЛАЙД 2)

3. Актуализация знаний.

Для их достижения нам необходимо вспомнить материал прошлого урока.

Сейчас я даю вам 7 минут, чтобы вы написали опорный конспект в тетрадь по теме “Простые механизмы”, а пока вы пишите, я попрошу рассказать одного-двух учеников домашнее задание устно у доски.

4. Изучение нового материала.

Приступаем к изучению нового материала.

Итак, что же такое блок? Блок - это колесо с желобом, укрепленное в обойме. (СЛАЙД 3)

Существует два вида:

• неподвижный – ось которого закреплена и при подъеме груза не движется;
• подвижный – ось которого поднимается или опускается вместе с грузом.

Демонстрация блоков.

Рассмотрим сначала неподвижный блок. (СЛАЙД 4)

Неподвижный блок Архимед рассматривал как равноплечий рычаг.

Давайте посмотрим, какими будут силы F 1 и F 2 ?

Демонстрация: подвесить 4 груза на один конец веревки, а к другому концу – динамометр. Он покажет силу 4 Н.

Вопрос классу: Что мы видим? Силы одинаковые. Попробуем это объяснить математически.

Блок представляет собой окружность. Точка О – центр блока, через который проходит его ось. ОА = l 1 ; ОВ = l 2 – это радиусы. Следовательно, l 1 = l 2 . Мы видим, что это плечи сил. Вспомним правило равновесия рычага: если плечи равны, то и силы будут равными.

Будет ли выигрыш в силе в данном случае? Выигрыша нет.

Какой сделаем вывод? Неподвижный блок выигрыша в силе не дает.

Теперь рассмотрим подвижный блок. (СЛАЙД 5)

Это будет рычаг? Да, но у этого рычага плечи разные. Какими же будут силы F 1 и F 2 ?

Демонстрация: подвесить 4 груза на один конец веревки, а к другому концу – динамометр. Он покажет силу 2Н.

Вопрос классу: Что теперь видим? Сила F 1 > F 2 в 2 раза, т.е. мы выигрываем в силе в 2 раза.

А это система блоков (продолжение СЛАЙДА 5) Убедимся в том, что сила F 2 не изменится.

Демонстрация: подвесить 4 груза на один конец веревки, а к другому концу – динамометр. Он покажет силу 2 Н.

Что и следовало доказать. Но попробуем доказать математически.

Итак, точка О – центр блока, точка А – точка опоры рычага. l 1 – плечо силы F 1 , l 2 – плечо силы F 2 ; АО = l 1 , АВ = l 2 , следовательно l 2 = 2l 1 .

Какой вывод сделаем теперь? Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

5. Физкультминутка

А сейчас прервемся на пару минут: все встали и отдохнем. (СЛАЙД 6)

На болоте две подружки –
Две зеленые лягушки
Утром рано умывались,
Полотенцем растирались,
Ножками топали,
Ручками хлопали,
Вправо, влево наклонялись
И обратно возвращались.
Вот здоровья в чем секрет,
Всем друзьям – физкульт-привет!

Продолжаем наш урок. Итак, мы выяснили, что неподвижный блок выигрыша в силе не дает, а подвижный дает в 2 раза – т.е. прикладывая нашу силу, мы можем переместить груз, вес которого больше в 2 раза. А как же с работой? Будет ли выигрыш в работе?

Перед нами рычаг (демонстрация). Уравновесим его разными силами и повернем против часовой стрелки. (СЛАЙД 7) Мы видим, что точки приложения за одно и тоже время прошли разные пути S 1 < S 2 . Измерив эти пути и модули сил, нашли, что . Перемножив крест накрест, получим F 1 * S 1 = F 2 * S 2 , т.е. А 1 = А 2 .

Таким образом, действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в силе, но во столько же раз проигрываем в пути.

Какой сделаем вывод? Рычаг выигрыша в работе не дает.

Рассмотрим неподвижный блок. (СЛАЙД 8) Отметим начальное положение. Мы знаем, что F 1 = F 2 . Перемещая груз вверх, один конец веревки поднимется на высоту h 1 , а второй опустится на высоту h 2 , при этом h 1 = h 2 . Тогда F 1 * h 1 = F 2 * h 2 , т.е. А 1 = А 2 .

Вывод? Неподвижный блок выигрыша в работе не дает.

Остался подвижный блок. Может он даст выигрыш в работе? (СЛАЙД 9) Перед нами блок. Отметим начальное положение. Переместим его вверх на высоту h, тогда l будет длина свободного конца веревки. F 1 = 2F 2 , l = 2h, A 1 = F 1 * h,

Какой вывод? Подвижный блок выигрыша в работе не дает.

Что же у нас получилось? Ни один механизм не дает выигрыша в работе. Во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько раз мы проигрываем в расстоянии. В этом заключается “Золотое правило” механики древнегреческого ученого Герона. (СЛАЙД 10)

6. Подведение итогов урока.

Подведем итог урока. Скажите, какие цель и задачи стояли перед нами и достигли ли мы их?

7. Рефлексия.

У вас на столах лежат листочки. Я прошу дописать фразы письменно, а я буду спрашивать устно. (СЛАЙД 11)

• Сегодня на уроке я узнал (а)...
• Что мне было знакомо...
• Было интересно...
• Но я не понял (а)...

С каким настроением вы уходите с урока? (СЛАЙД 13)

8. Домашнее задание (СЛАЙД 12) параграф 59, 60; ОК № 13

Когда люди начали использовать блоки, рычаги, вороты обнаружили, что перемещения, совершаемые при работе простых механизмов, оказались связаны с силами развиваемыми этими механизмами.

Это правило в древности было сформулировано так: то, что мы выигрываем в силе, мы проигрываем в пути. Данное положение общее, но очень важное, и получило в название золотое правило механики.

Уравновесим рычаг с помощью двух разных по модулю сил. На плече l 1 действует сила F 1 , на плече l 2 действует сила F 2 , под действием этих сил рычаг находится в равновесии Затем приведем рычаг в движение. За одно и то же время точка приложения силы F 1 пройдет путь S 1 , а точка приложения силы F 2 пройдет путь S 2 (рис.1).

Рис. 1

Если измерить модули этих сил и пути, пройденные точками приложения сил, то получим равенство: .

Из этого равенства видим, во сколько раз отличаются силы, приложенные к рычагу, во столько же раз обратно пропорционально будут отличаться пути, совершенные точками приложения силы.

С помощью свойств пропорции переводим это выражение в другой вид: - произведение силы F 1 на путь S 1 равно произведению силы F 2 на путь S 2. Произведение силы на путь называется работой , в этом случае работы равны A 1 =A 2 . Рычаг не дает выигрыша в работе, такой же вывод можно сделать про любой другой простейший механизм.

Золотое правило механики: ни один механизм не даёт выигрыша в работе. Выигрывая в силе, мы проигрываем в пути и наоборот.

Рассмотрим неподвижный блок. Закрепим блок в оси и прикрепим два груза к веревкам блока, затем переместим один груз вниз, груз, перемещенный вниз прошел расстояние S, а груз, который переместился вверх, прошел такое же расстояние S.

Силы равны, пути, пройденные телами, тоже равны, это значит, что работы тоже равны, а неподвижный блок не дает выигрыша в работе.

Рассмотрим подвижный блок. Закрепим один конец веревки, пропустим его через подвижный блок и прикрепим второй конец к динамометру, к блоку подвесим грузы. Отметим положение грузов на штативе, поднимем грузы на расстояние S 1 , также отметим и вернем в исходное положение, теперь отметим на штативе положение крючка динамометра. Снова поднимаем грузы на расстояние S 1 и отмечаем положение крючка динамометра в этом случае (рис. 2).

Рис. 2

Для подъема груза на высоту S 1 пришлось вытянуть веревку практически в два раза отличающегося от расстояния, которое проделал груз. Подвижный блок дает выигрыш в силе, а в работе не дает, во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в пути.

Условие. С помощью подвижного блока грузчик поднял ящик с инструментами на высоту S 1 = 7 м, прикладывая силу F 2 = 160 Н. Какую работу совершил грузчик A 2 ?

Для того чтобы найти работу, необходимо следующее: .

S 2 - величина перемещения веревки.

Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в пути, поэтому , тогда .

Ответ: работа, которую совершил грузчик, 2,24 кДж.

Многовековая практика доказывает, что ни один простой механизм не дает выигрыша в работе, можно, выигрывая в силе, проиграть в пути и наоборот - в зависимости от условий задачи, которую необходимо решить.

1. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений. - 17-е изд. - М.: Просвещение, 2004.
2. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010.
3. Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7-9 кл.: 5-е изд., стереотип. - М: Издательство «Экзамен», 2010.

1. Home-edu.ru ().
2. Getaclass.ru ().
3. School-collection.edu.ru ().
4. School-collection.edu.ru ().

Домашнее задание

1. Для чего применяют простые механизмы, если они не дают выигрыша в работе?
2. С помощью рычага подняли груз массой 200 кг. На какую высоту был поднят груз, если сила, действующая на длинное плечо рычага, совершила работу 400 Дж.
3. С помощью подвижного блока груз подняли на 3 м. Насколько пришлось вытянуть свободный конец веревки?

Скачать видео и вырезать мп3 - у нас это просто!

Наш сайт - это отличный инструмент для развлечений и отдыха! Вы всегда можете просмотреть и скачать онлайн-видео, видео приколы, видео скрытой камеры, художественные фильмы, документальные фильмы, любительское и домашнее видео, музыкальные клипы, видео про футбол, спорт, аварии и катастрофы, юмор, музыка, мультфильмы, аниме, сериалы и многие другие видео совершенно бесплатно и без регистрации. Конвертировать это видео в mp3 и другие форматы: mp3, aac, m4a, ogg, wma, mp4, 3gp, avi, flv, mpg и wmv. Онлайн Радио - это радиостанции на выбор по странам, стилям и качеству. Онлайн Анекдоты - это популярные анекдоты на выбор по стилям. Порезка mp3 на рингтоны онлайн. Конвертер видео в мп3 и другие форматы. Онлайн Телевидение - это популярные TV каналы на выбор. Вещание телеканалов производится абсолютно бесплатно в режиме реального времени - эфир онлайн.

Тема: Блоки. «Золотое правило» механики.

Провела учитель физики

МОУ КСОШ №2

Рыжова Е.В.

Цели урока : 1. Дать понятие неподвижного и подвижного блоков.

2. Вычислить выигрыш в силе для подвижного блока.

3. Сформулировать «золотое правило» механики.

Оборудование : компьютер, презентация,

Физика 7 класс.

Ход урока:

План урока:

1. Проверка выполнения домашнего задания.

2. Изложение нового материала.

а) определение неподвижного и подвижного блоков.

б) отсутствие выигрыша в силе для неподвижного блока.

в) выигрыш в силе, даваемый подвижным блоком.

г) постановка вопроса о возможности получения выигрыша в работе.

д) отсутствие выигрыша в работе при использовании простых механизмов.

е) использование просты механизмов.

3. Закрепление материала.

4. Итог урока.

5. Домашнее задание.

1. Проверка выполнения домашнего задания.

Учитель проверяет выполнения задания у учащихся. В случае затруднений учащихся учитель комментирует правильное выполнение первой части задания.

2. Изложение материала.

а) определение неподвижного и подвижного блоков.

Блоки-это колесо с желобом по окружности для каната или цепи, ось которого жестко прикреплена к стене или потолочной балке. Блоки применяются в грузоподъемных устройствах.
Система блоков и тросов, предназначенная для повышения грузоподъемности, называется полиспастом ( слайд 4).

б) отсутствие выигрыша в силе для неподвижного блока.

Подвижный и неподвижный блок такие же древние механизмы, как и рычаги. Уже в 212 г.до н.эры с помощью крюков и захватов, соединенных с блоками, сиракузцы захватывали у римлян средства осады. Сооружением военных машин и обороной города руководил Архимед (слайд 5).

Неподвижный блок Архимед рассматривал как равноплечий рычаг. Моменты сил с обеих сторон блока одинаковы =>одинаковы и силы, создающие эти моменты: Выигрыша в силе он не дает, но позволяет изменить направление действия силы, что иногда необходимо.

в) выигрыш в силе, даваемый подвижным блоком.

Подвижный блок Архимед принимал за неравноплечий рычаг, дающий выигрыш в силе в 2 раза (слайд 6)

Относительно центра вращения действуют моменты сил, которые при равновесии должны быть равны.

Г) постановка вопроса о возможности получения выигрыша в работе.

Архимед изучил механические свойства подвижного блока и применил его на практике. По свидетельству Афинея, "для спуска на воду исполинского корабля, построенного сиракузским тираном Гиероном, придумывали много способов, но механик Архимед один сумел сдвинуть корабль с помощью немногих людей; Архимед устроил блок и посредством него спустил на воду громадный корабль; он первый придумал устройство блока " (слайд 7,8)

д) отсутствие выигрыша в работе при использовании простых механизмов.

Спортивные парусные суда, как и парусники прошлого, не могут обойтись без блоков гирей. при постановке парусов и управлении ими. Современным судам нужны блоки для подъема сигналов, шлюпок (слайд 9)

Комбинация подвижных и неподвижных блоков на линии электрофицированной железной дороги для регулировки натяжения проводов (слайд 10).

Системой блоков могут пользоваться планеристы для подъема в воздух своих аппаратов (слайд 11).

« золотое правило» механики (слайд 12)

Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии.

е) Использование простых механизмов.

Ворот-это два колеса, соединенные вместе и вращающиеся вокруг одной оси, например, колодезный ворот с ручкой.Такое сложное громоздкое устройство средневекового периода - ворот или ступальные колеса широко использовались в рудничном деле . Их приводили в движение люди, ступая по планкам колеса (слайд 13)

Ворот можно рассматривать как неравноплечий рычаг: выигрыш в силе, даваемый им, зависит от соотношения радиусов R и r (слайд 14)

Лебедка - конструкция, состоящая из двух воротов с промежуточными передачами в механизме привода.Грузоподъемность современных лебедок может быть свыше 100 кН. Они работают на канатных дорогах, на буровых установках, выполняют строительно-монтажные и погрузочно-разгрузочные работы (слайд 15)

ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА - система находящихся в зацеплении зубчатых колес (шестеренок ) в какой-то мере аналогична вороту (слайд 16).

С древности простые механизмы часто использовались комплексно, в самых различных сочетаниях.
Комбинированный механизм состоит из двух или большего числа простых. Это не обязательно сложное устройство; многие довольно простые механизмы тоже можно считать комбинированными.
Например, в мясорубке имеются ворот (ручка), винт (проталкивающий мясо) и клин (нож-резак). Стрелки наручных часов поворачиваются системой зубчатых колес разного диаметра, находящихся в зацеплении друг с другом. Один из наиболее известных несложных комбинированных механизмов – домкрат. Домкрат представляет собой комбинацию винта и ворота.

Простые механизмы - это труженники со стажем работы более чем 30 веков, но ини ничуть не состарились (слайд 18-19)

На любой строительной площадке работают башенные подъемные краны - это сочетание рычагов, блоков, воротов. В зависимости от "специальности " краны имеют различные конструкции и характеристики (слайд 20,21,22).

Простые механизмы помогут передвинуть дом, чтобы расширить улицу. Под дом подводят рамы, опускают на катки, уложенные на рельсы, и включают электролебедки (слайд 23).

Наклонная плоскость (слайд 23-28).

3. Закрепление материала.

Решение задач (слайд 29).

1. Через неподвижный блок перекинута веревка. Один конец ее прикреплен к поясу монтажника, а второй он тянет вниз с некоторой силой. Какова эта сила, если вес рабочего 700 Н? Трением в блоке и массой веревки пренебречь.

2. Как известно, неподвижный блок выигрыша в силе не дает. Однако при проверке динамометром оказывается, что сила, удерживающая груз на неподвижном блоке, немного меньше силы тяжести груза, а при равномерном подъеме больше ее. Чем это объясняется?

3. Почему у подъемных строительных кранов крюк, который переносит груз, закреплен не на конце троса, а на обойме подвижного блока?

Ответы (слайд 30)

1. Действующую на монтажника силу тяжести уравновешивает сумма сил упругости свисающих с блока концов веревки. Поэтому сила натяжения каждого из них равна половине веса человека. Значит, рабочий тянет конец веревки с силой 350 Н.

2.Действием силы трения.

3.Такое крепление дает возможность уменьшить натяжение троса вдвое
(если не учитывать трение в блоках).

4. Итог урока (слайд 31)

1. Какой блок называют неподвижным, а какой подвижным?

2. Для какой цели применяют неподвижный блок?

3. Какой выигрыш в силе даёт подвижный блок?

4. Можно ли рассматривать неподвижный и подвижный блоки как рычаги?

5. В чём состоит «золотое правило» механики?

5. Домашнее задание (слайд 32)

П. 59, 60; упр. 31 (1,2,3).