Простые механизмы. Рычаг

Задачи урока:

• Образовательные: познакомить с понятиями простые механизмы, рычаг и условием равновесия рычага.
• Воспитательные: воспитание внимательности, самостоятельности в учебной деятельности.
• Развивающие: формирование внутренней мотивации в учебно-познавательной деятельности.

Ход урока

I. Этап «настраивания контакта».

Когда-то Архимед воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю». Я же прошу вашего внимания, и, очень надеюсь, что вы поймёте, как Архимед хотел это сделать.

Перед вами на столах лежит технологическая карта урока (Приложение), с которой мы сегодня будем работать.

II. Мотивационный этап.

Многие полагают, чтобы найти что-нибудь необыкновенное, надо отправиться очень далеко, лучше всего в космос. В обыденной жизни вокруг нас всё хорошо известно, и ничего интересного нет. Какое заблуждение! Мы окружены загадочными явлениями, но не задумываемся над ними, потому что они привычны. Ну вот, например:

• качели (слайд 2). На них взрослый человек может запросто уравновесить ребёнка.
• смотрите – это ножницы для бумаги, а это по металлу. Обратите внимание – у них разная форма;
• а гайку отвернуть, каким ключом легче - с длинной ручкой или с короткой?
• великий путешественник, наш современник, Тур Хейердал, посетив остров Пасхи в Тихом океане, с изумлением обнаружил, что когда-то жители этого благодатнейшего острова с обилием тепла и пищи занимались престранным делом: вытёсывали огромных каменных истуканов и ставили их вертикально по всему острову (слайд 3). Всего этих истуканов было 600. Высота каждого из них 22 метра, а вес 1 млн тонн. Особенно Хейердала поразила трёхтонная шляпа на одном из них. Как людям древности удавалось это сделать?

- Я думаю, что вы тоже знаете знаменитые великие сооружения древности, которые были построены без современной техники. Какие? (слайд 4).Конечно же, это знаменитые египетские пирамиды. Три тысячи лет назад в Древнем Египте передвигали и поднимали на большую высоту тяжёлые каменные плиты. Как это происходило?

На некоторые из этих вопросов мы сможем ответить уже сегодня в конце урока.

Актуализация знаний.

Чтобы дать ответы на поставленные вопросы, мы должны воспользоваться ранее приобретёнными знаниями. А для этого должны повторить некоторые физические понятия, которые нам на уроке пригодятся.

- Что такое сила?

- Какие виды сил (взаимодействий) вы знаете?

- От чего зависит результат действия силы?

- Как определить кратчайшее расстояние между точкой и прямой?

- Дайте ответы на предложенные тестовые вопросы с использованием комплекта сигнальных карточек.

Тест с использованием мультимедийной презентации (слайд 6)

1. Как называется сила притяжения к Земле?
   А. Сила тяжести.
   Б. Вес.
   В. Сила упругости.
   Г. Сила трения.
2. По какой формуле определяется сила тяжести?
   А. m = ρV
   Б. S = Vt
   В. F = mg
   Г. V = abc
3. На столе лежит книга. Как называется сила, с которой книга действует на стол?
   А. Сила тяжести.
   Б. Вес.
   В. Сила упругости.
   Г. Сила трения.
4. Какой буквой обозначается вес тела?
   А. P
   Б. V
   В. m
   Г. S
5. В каких единицах измеряется сила?
   А. м3
   Б. кг
   В. Н
   Г. Л
6. Какая из перечисленных физических величин является векторной?
   А. масса
   Б. объём
   В. сила
   Г. Температура
7. Чему приблизительно равна сила тяжести, действующая на тело массой 200 кг, находящееся на Земле?
   А. 2000 H
   Б. 200 Н
   В. 20 Н
   Г. 10 Н

- Что же такое сила?

- От чего зависит результат действия силы?

III. Деятельностный и диагностический этапы.

Изучение нового материала.

Человек – существо разумное. Именно разум всегда давал ему возможность создавать приспособления, делавшие его сильнее или быстрее зверя, жить в условиях, в которых он без этих вещей не мог бы выжить. Эти приспособления служили для преобразования силы, то есть с их помощью можно было получить выигрыш в силе. Что это значит? Идёте вы по дороге. Впереди огромный камень. Обойти его нельзя. Надо сдвинуть с дороги. Что сделаете?

Используя палку, и прикладывая к ней силу, меньшую, чем вес камня, мы получаем силу в несколько раз больше приложенной. Таким образом, мы используем простой механизм. В данном случае – рычаг.

Итак, тема урока: «Простые механизмы. Рычаг» (слайд 6)

Основная цель урока – выяснить, что такое простые механизмы и более подробно познакомиться с одним из них – рычагом. Познакомиться с условием равновесия рычага.

Простые механизмы – это приспособления, служащие для преобразования силы (слайд 7)

В подавляющем большинстве случаев простые механизмы используются, чтобы получить выигрыш в силе, то есть увеличить силу, действующую на тело в несколько раз.

-Может быть, вы сами можете привести примеры простых механизмов? (слайд 8, 9, 10)

Хорошо знаком вам из собственного опыта и такой простой механизм, как наклонная плоскость и его разновидности: клин и винт (слайд 11). Топор представляет собой, например, совокупность двух простых механизмов: рычага и клина.

Давайте подробнее поговорим о рычаге.

Рычаг – это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры (слайд 12).

Чем он характеризуется? (слайд 13)

1. Точка опоры. Это единственная неподвижная точка на рычаге. Ось, которая проходит через точку опоры, называется осью вращения.
2. Точка приложения сил.
3. Плечи сил.

Плечо силы – это перпендикуляр, проведённый из точки опоры на линию действия силы (слайд 14).

Задание (слайд 15):

1. Давайте рассмотрим рисунок слайда 15 и определим плечи приложенных сил.
2. Самостоятельно, используя технологическую карту урока, определите плечи сил на рисунках (слайд 16). А теперь проверим, используя презентацию к уроку.
3. Что может происходить с рычагом под действием сил?
   а) вращаться по или против часовой стрелки;
   б) находиться в равновесии.

Вот сейчас мы с вами выясним, при каком условии рычаг будет находиться в равновесии (работа в парах с рычагами и наборами грузов, по ходу выполнения задания заполняется таблица в технологической карте).

• покажите на рычаге точку опоры;
• подвесьте на левой части рычага два груза на расстоянии 10 см от точки опоры;
• с какой силой они будут воздействовать на рычаг?
• с правой стороны подвесьте один груз так, чтобы рычаг уравновесился;
• аналогично подвесьте справа четыре груза.

Обратите внимание: мы с помощью меньшей силы можем уравновесить большую, то есть получить выигрыш в силе.

Как называется такая зависимость в математике?

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

F₁/F₂ = l₂/l₁ (слайд 17)

Вывод: с помощью меньшей силы можно уравновесить большую. Во сколько раз одна сила больше другой, во столько же раз плечо меньшей силы должно быть больше плеча большей.

Давайте вернёмся к вопросам, поставленным в начале урока.

- Исходя из условия равновесия рычага, объясните, почему дверную ручку прикрепляют не к середине двери, а к краю, притом наиболее удалённому от оси вращения двери? Ведь дверь – это рычаг. Давайте рассмотрим, где у двери ось вращения? (Увеличивая плечо силы, уменьшаем силу воздействия на дверь)

- Куда должен на качелях сесть взрослый, чтобы уравновесить ребёнка?

- Почему ножницы по металлу имеют длинные ручки?

Итак: давайте подведём итог нашему уроку.

Обратите внимание, в предложенном вам технологической карте есть шесть незаконченных предложений. Закончите, пожалуйста, предложенные фразы. (Самостоятельная работа с дальнейшей проверкой).

Условие равновесия рычага было открыто Архимедом (слайд 18). Вы уже знакомы с некоторыми из открытий этого учёного. Достоверные факты и многочисленные легенды говорят о том, что Архимед изобрёл немало интересных машин и приспособлений.

Например, известен такой факт: царь Гиерон приказал построить огромный корабль «Сиракосия» (слайд 19). Но он был так тяжёл, что множество воинов не смогли даже сдвинуть его с места. Тогда Архимед сконструировал механизм, который позволил это сделать одному человеку. Царь сам спустил корабль на воду и в восторге закричал: «Отныне, чтобы не сказал наш великий Архимед, мы всё будем считать истинным»

А ещё говорят, что Архимед, открыв условие равновесия рычага, воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!». Преувеличил, конечно. А вот на вопрос, почему такой рычаг невозможен, вы дадите ответ на следующем уроке.

IV. Этап осмысления деятельности.

Выразите своё отношение к уроку одним из следующих рисунков (слайд 20).

Домашнее задание: §§ 55,56. Дать ответ на вопрос, предложенный в конспекте урока.