Урок фізики у 7 класі. Момент сили. Умова рівноваги важеля

Тема уроку: Момент сили. Умова рівноваги важеля.

Мета уроку: формувати поняття про прості механізми, про важіль як різновид таких механізмів, про момент сил. З’ясувати умову рівноваги важеля. Вчити розпізнавати основні елементи важеля. Знати сферу застосування важелів, вчити визначати плече сили; розвивати вміння аналізувати різні ситуації; уміння користуватися отриманими знаннями при розв’язуванні задач; виховувати культуру мови; виховувати інтерес до історії розвитку фізики, взаємодопомогу, співробітництво, працювати в групі.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань (за технологією розвитку критичного мислення).

Структура уроку:

1. Виклик
2. Осмислення нового матеріалу
3. Рефлексія
4. д/з

Хід уроку:

І. Організаційний етап.

Привітання:

Добрий день! Вітаю вас усіх на нашому уроці! Кожний урок – це свято, свято пізнання нового, незвіданого. А яке ж свято без гарного настрою?

Тому я пропоную вам зараз поділитися своїм гарним настроєм один з одним – для цього, будь ласка, продовжте речення: «Який гарний сьогоднішній день, бо…»

(відповіді учнів)

• А я вважаю, «Який гарний сьогоднішній день, бо він всім вам принесе нові знання, які стануть у нагоді вам у повсякденному житті та побуті.»
• Чудово! А тепер давайте приступимо до роботи!

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів.

Ми вже знаємо, що тіло може перебувати в спокої (або в рівновазі) за певної умови. Що це за умова?

(відповіді учнів)

Наведіть приклад? (книжка перебуває у спокої на столі тому, що силу тяжіння, яка діє на книжку, урівноважує сила нормальної реакції з боку стола).

• А якщо сили не врівноважені, то що відбувається з тілом?
• (воно рухається)

Тому сьогодні ми будемо вивчити рівновагу тіл, які можуть обертатися навколо нерухомої точки.

Прикладом такого тіла є  гойдалка – тіло, яке може обертатися навколо нерухомої точки. На ній можуть урівноважувати одне одного як люди однієї маси,  так і люди, маси яких значно відрізняються (дитина і дорослий) . Виникає питання:

• Як повинні розсістися дорослий і дитина, щоб легко гойдатися на гойдалці?

Подумайте, будь ласка, і запишіть своє припущення до першої колонки вашого бортового журналу (таблички, яка лежить у вас на столі).

• Хто хоче зачитати свої припущення?

Декілька учнів зачитують припущення без обговорення.

ІІІ. Мотивація. Повідомлення теми і мети уроку.

А наскільки ваші припущення вірні, ми дізнаємося пізніше, бо тема нашого сьогоднішнього уроку: «Момент сили. Умова рівноваги важеля». 

Також ми сьогодні познайомимося з поняттями: важіль, точка опори, вісь обертання, плече сили, момент сили; з’ясуємо умову рівноваги важеля та дізнаємося сферу застосування важеля у нашому повсякденному житті.

ІV. Вивчення нового матеріалу.

• Розпочати вивчення нового матеріалу пропоную з поняття

Важіль – це тверде (жорстке) тіло, яке може вільно обертатися навколо нерухомої точки. 

Запишіть,  будь ласка, визначення до вашого зошита

В свою чергу, важіль має такі елементи:

Точка опори – нерухома точка важеля.

Вісь обертання – лінія, перпендикулярна до поздовжньої осі важеля.

Плече сили – найкоротша відстань від осі обертання до лінії дії сили. (Позначається літерою l і основною одиницею вимірювання плеча сили  є метр)

• Пропоную розглянути зараз важіль на моделі:
•         Наведіть, будь ласка, декілька прикладів важелів, які ви можливо зустрічали, або навіть якими вам доводилося користуватися.
•         (відповіді учнів)

Я також вам підготувала декілька картинок, де можна розпізнати важіль. -Будь ласка, спробуйте вказати на картинці на важіль, назвати і показати  його основні елементи. У цьому вам допоможе чарівна указка –ручка, і я , сподіваюся, що ви всі впораєтеся з даним завданням. 

(Картинки на впізнавання: учні називають основні елементи важеля, вказуючи на них чарівною указкою)

Молодці! Ви всі добре впоралися! А тепер давайте проведемо декілька дослідів, які допоможуть нам з’ясувати умову рівноваги важеля. Для цього я пропоную вам  об’єднатися в групи.

Кожна група буде давати відповідь на питання:

1. Чи можна зрівноважити на різних плечах однакові вантажі?

(1 група – по одному важку

2 група – по два важки

3 група – по 3 важки)

Врівноваживши дані вантажі, будь ласка, з’ясуйте величини сил, що прикладаються до лівого та правого плеча важеля, виміряйте довжини плечей та обчисліть відношення  , а результати запишіть до таблички, яку ви бачите на дошці.

В наступному досліді ви будете давати відповідь на питання:

2. Чи можна зрівноважити на різних плечах різні вантажі?

Завдання :

(1 група – одним важком  врівноважте два важки

2 група – двома важками врівноважте три

3 група – одним важком врівноважте три)

І знову: Врівноваживши дані вантажі, будь ласка, з’ясуйте величини сил, що прикладаються до лівого та правого плеча важеля, виміряйте довжини плечей та обчисліть відношення  , а результати запишіть до таблички, яку ви бачите на дошці.

(заповнення таблиці)

А тепер давайте звернемо увагу на відношення   Що ви бачите? Запишіть будь – ласка, що ви встановили щойно експериментально до другої колонки ваших зошитів.

• Давайте  обговоримо ваші записи!

Декілька учнів зачитують свої записи.

І справді, аналізуючи таблицю, ми можемо побачити, що (важіль знаходиться у рівновазі, якщо відношення сил, прикладених до важеля, обернено пропорційне відношенню плечей цих сил) – це і є умова рівноваги важеля.

 Її було встановлено на досліді давньогрецьким вченим і винахідником Архімедом у ІІІ ст. до н.е.  

Існує легенда, що , встановивши умову рівноваги важеля, Архімед сказав «Дайте мені точку опори – і я переверну Землю». Подумайте над цим виразом, чи зміг би зробити це Архімед, маючи точку опори і пізніше ми обговоримо дане питання.

• Повернемося до умови рівноваги важеля -  з точки зору математики як можна назвати цей вираз?

(Відповіді учнів)

Так, справді – це – пропорція. А як звучить основна властивість пропорції?

(Відповіді учнів)

Скориставшись основною  властивістю пропорції ми отримаємо іншу форму запису умови рівноваги важеля

І таким чином зможемо дати визначення новій фізичній величині – моменту сил.

 Запишіть будь ласка в зошити:

• Добуток модуля сили на довжину плеча називається моментом сили, позначається великою літерою М. 

 Як випливає із визначення, одиницею вимірювання моменту сили є

[M]= Н^.м

З умови рівноваги важеля видно, що використовуючи важіль, можна дістати виграш у силі. (однак при цьому ми спостерігаємо програш у відстані)

- Де у повсякденному житті ми можемо це використати?

(Відповіді учнів)

V. Закріплення вивченого матеріалу.

Правильно, молодці, а тепер давайте  розглянемо декілька задач, розв’язуючі які ви зможете застосувати отриманні знання про важіль та умову його рівноваги:

Задача №1. Яку силу треба прикласти, щоб утримувати в рівновазі вантаж? Задача №2. Яка довжина важеля АВ, якщо він перебуває у стані рівноваги?

Задача № 3. В якому випадку людина прикладає більшу силу?

• А тепер давайте повернемося до вашого припущення!) Чи було воно вірним?
• Вже знаючи умову рівноваги важеля, поясніть будь ласка його, заповнюючи останню колонку вашого бортового журналу «Що я дізнався (дізналася) на уроці»

Заслуховується декілька записів учнів (висновок, що повинен прозвучати:якщо більша сила прикладається до одного плеча важеля, то довжина цього плеча повинна бути меншою за іншу, до якого прикладається менша сила).

VІ. Рефлексія. Підсумки уроку.

Отже , ми з’ясували умову рівноваги важеля, побачили, як вона використовується і у вас не виникло  складнощів при розв’язанні задач , тому я гадаю, ви успішно справитися із Д/З, яке полягає в наступному:

VІІ. Домашнє завдання:

Опрацювати §21,22. Підготувати повідомлення на одну з тем: “Застосування важеля вдома”
“Застосування важеля в техніці”
виконати вправу 11(1,3 завдання) ст.76 – приклад оформлення задачі – ст. 71