Урок "Прості механізми. Умова рівноваги важеля. Момент сили"

Загальноосвітня школа І-ІІІ ступеня с. Любохини

План-конспект уроку з фізики

на тему

«Прості механізми.Умова рівноваги важеля. Момент сили»

Підготував учитель фізики

Юхимук О.Ф.

Тема. Прості механізми. Умова рівноваги важеля. Момент сили

Мета: сформувати поняття про важіль як простий механізм, про плече дії сили, момент сили; з’ясувати умову рівноваги важеля. Розвивати логічне мислення, пізнавальний інтерес, пам’ять, увагу, вміння використовувати теоретичні знання на практиці. Виховувати інтерес до фізики, любов до праці, повагу до однокласників.

Основні поняття: прості механізми, важіль, плече сили, момент сили, рівновага важеля.

Обладнання: комп’ютер, мультимедійний проектор, важіль, тягарці, штатив, лінійка, важіль із сантиметровими поділками й отвором посередині, дерев’яний брусок.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Дайте мені точку опори –

 і я зрушу землю

    Архімед

Хід уроку

І. Розминка. Вправа «Асоціації».

На екрані з’являються відеосюжети. Учні розказують з якими фізичними явищами і поняттями вони асоціюються

ІІ. Актуалізація опорних знань

1. Перевірка домашнього завдання.

2. Інтерактивна вправа «Знайди аргумент» (може проводитися як диспут)

Учні висловлюють аргументи «за» і «проти» твердження, запропонованого вчителем.

Твердження. Тертя приносить лише шкоду.

3. Фізичний диктант

Варіант І

1.                    Якою літерою позначають силу?
2.                    Як називається сила, яка утримує цвях, забитий у дошку?
3.                    Маса довгохвостої синиці 9 г. Яка вага цього птаха?
4.                    На індійського слона діє сила тяжіння 30 кН. Яка маса цього ссавця?

5.                    Чому після змочування папір легко рветься?
6.                    Парашутист, на якого діє сила тяжіння 600 Н, рівномірно рухається, опускаючись на землю. Яким є модуль сили опору повітря, яка діє на парашутиста? Побудуйте на кресленні у зручному масштабі силу тяжіння і силу опору повітря.

Варіант II

1.                    Яка фізична величина є характеристикою взаємодії тіл?
2.                    Яка сила діє на тенісний м'яч, що змінює напрям свого руху, вдаряючись об тенісну ракетку?
3.                    Одна особина сарани має масу 3 г. Якою є її вага?
4.                    На антилопу Канни діє сила тяжіння 217 Н. Яка маса цього ссавця?

5. Морські зірки (морські водяні тварини) мають на своєму тілі виступи, шерехатості. Завдяки їм вони повільно опускаються у воду, а не швидко тонуть під дією сили тяжіння. Яке з відомих вам явищ сприяє цьому?
6. На нерухомій опорі стоїть людина масою 60 кг, тримаючи на плечах гирю масою 20 кг. Яким є модуль рівнодійної ваги людини?

III. Мотивація навчальної діяльності.

Інтерактивна вправа «Розсипані слова»:

«Одного разу Архімед, — читаємо ми в Плутарха, — написав сіракузькому царю Гієрону, якому він був родич і товариш, що довільною силою можна підняти будь-який вантаж. Захоплений силою доведення, він додав, що якщо б була інша Земля, він, перейшовши на неї, зрушив би з місця нашу».

Із слів складіть речення (вислів Архімеда), що є епіграфом нашого уроку: «точку і Землю дайте я опори мені зрушу».

Як ви розумієте цей вислів? Чи зміг би Архімед, маючи точку опори, підняти Землю? (Вислуховуємо думку учнів, але запитання залишаємо відкритим.)

IV. Сприйняття навчального матеріалу.

1. Поняття простих механізмів.

З давніх-давен людина використовує певні знаряддя для виконання роботи: молоток — щоб ... (продовжують учні) забити цвях; лопата — ... ; коса – ...; сокира — ...; гострозубці — ... тощо.

Пристрій, який використовують для виконання роботи, перетворення значення сили або її напрямку, називають механізмом.

Усі найпростіші механізми можна поділити на два основні типи:

1.                    важіль;
2.                    похила площина.

Важіль — це тверде тіло, що може обертатися навколо нерухомої опори. Кожному відомо, що важкий предмет (камінь, шафу, верстат), який не можна перемістити безпосередньо руками, легко зсунути з місця за допомогою довгої і міцної жердини — важеля. За допомогою важелів три тисячі років тому під час спорудження пірамід у Стародавньому Єгипті пересували й піднімали на велику висоту важкі кам'яні брили. (Демонструємо дію важеля, використовуючи важелі, закріплені на магнітній дошці або на штативі. Вказуємо виграш у силі, який дає важіль.)

2. Характеристики важеля.

Для встановлення правила важеля вводимо такі характеристики.

Плече важеля — частина важеля, до якого прикладена сила відносно осі обертання. Важіль має два плеча.

Точка прикладання сили — це точка, в якій на важіль діє сила.

Вісь обертання — лінія, перпендикулярна до поздовжньої осі важеля. Важіль може вільно обертатися навколо цієї осі.

Лінія дії сили — це лінія, яка показує напрям дії сили.

Плече сили — найменша відстань від осі обертання до напрямку дії сили. Плечі важеля не завжди дорівнюють плечам сил. (Рівність спостерігається за умови прикладання сил перпендикулярно до важеля.)

Плечі сил позначають l₁ і l₂, відповідно сили, прикладені до важеля, позначають F₁ і F₂.

3. Правило рівноваги важеля.

Демонструючи піднімання вантажу за допомогою важеля та вимірявши прикладені сили та плечі важеля, доводимо правильність наступних співвідношень:

F₁/F₂ = l₂/l₁

Правила рівноваги важеля: важіль перебуває в рівновазі тоді, коли сили, які діють на нього, обернено пропорційні плечам цих сил.

Це правило встановив Архімед.

Важелі можна використовувати двояко. У важелях першого типу сили прикладені по різні боки від осі обертання (продемонструвати). У важелях другого типу – сили прикладені з одного боку від осі обертання (продемонструвати). Умова рівноваги важеля справджується для обох випадків.

4. Момент сили.

Розглянемо формулу F₁/F₂ = l₂/l₁. Використовуючи основну властивість пропорції, можна записати:

F₁l₁ = F₂l₂.

У лівій частині рівності стоїть добуток сили на її плече, у правій — також.

Добуток модуля сили, яка обертає тіло, на її плече називають моментом сили і позначають літерою М. Отже,

М= Fl.

Момент сили вимірюється в ньютон-метрах (Нм). Правило рівноваги важеля можна сформулювати так: важіль перебуває в рівновазі під дією двох сил, якщо момент сили, яка обертає важіль за рухом стрілки годинника, дорівнює моменту сили, яка обертає його проти руху стрілки годинника. Правило називають правилом моментів.

5. Значення моменту сили.

Момент сили — одна з основних величин, які вивчають у фізиці. Ця величина характеризує дію сили, показує, що вона залежить і від модуля сили, і від її плеча. Справді, ми вже знаємо, наприклад, що дія сили на двері залежить і від модуля сили, і від точки прикладання сили: двері тим легше повернути, чим далі від осі обертання прикладено силу, яка на них діє; гайку легше викрутити довгим гайковим ключем, ніж коротким і т. д.

V. Закріплення здобутих знань.

Експериментальне завдання. За допомогою важеля, лінійки і тягарців відомої маси визначити масу дерев’яного бруска.

VI. Підсумки уроку.

Інтерактивна вправа «Пригадай і склади план уроку»

Учні пригадують етапи уроку і те, що цікавого вони на них дізналися

Учитель виставляє оцінки, говорить слова подяки учням, які проявили особливу активність при підготовці до уроку, дякує всім учням за прояв знань, кмітливості та уміння працювати, думаючи.

VII. Домашнє завдання.

Основне: § 21, 22. Вправа 11 (1,3), ст. 76

Додаткове: Підготувати доповіді: «Важелі в природі та техніці», «Архімед та механіка».