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 F1 и F2 ?
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 = l1 ; ОВ = l2 – это радиусы. Следовательно, l1 = l2. 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 F1 и F2 ?
Демонстрация: подвесить 4 груза на один конец веревки, а к другому концу – динамометр. Он покажет силу 2Н.
Вопрос классу: Что теперь видим? Сила F1 > F2 в 2 раза, т.е. мы выигрываем в силе в 2 раза.
А это система блоков (продолжение СЛАЙДА 5) Убедимся в том, что сила F2 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. l1 – плечо силы F1 , l2 – плечо силы F2; АО = l1, АВ = l2, следовательно l2 = 2l1 .
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 S1 < S2. Измерив эти пути и модули
сил, нашли, что 
. Перемножив крест накрест, получим F1
* S1 = F2 * S2, т.е. А1 = А2.
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 F1 = F2. Перемещая груз вверх, один конец веревки поднимется на высоту h1 , а второй опустится на высоту h2, при этом h1 = h2. Тогда F1 * h1 = F2 * h2, т.е. А1 = А2.
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. F1 = 2F2, l = 2h, A1 = F1 * 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 (Приложение); № 747