"Момент сил" (открытый урок по физике)

Технологическая карта изучения темы «Момент силы»

Сценарий урока.

1. Этап мотивации.

О том, как Архимед удивил царя Гиерона и весь сиракузский народ на берегу Ионического моря. (презентация)

Однажды по берегу моря вдвоем

Гулял Архимед с сиракузским царем.

Царь молвил: «Науки твои нелегки»…

Триеру тащили на мель моряки.

Тянули корабль ,выбиваясь из сил.

И тут Архимед Гиерона спросил:

«Ты помнишь мой винт для подъема воды?

В Египте рабам облегчил я труды.

А знаешь, как людям помог бы рычаг

В труде непосильном. К примеру,

Один бы сумел на песчаный причал

Втащить я …вот эту триеру.»

Стоит Гиерон, потирает висок:

« Ты втащишь триеру ? Один? На песок?!»

«Триеру на берег втащу я один.

Триеру с гребцами и грузом.

Вот ты через месяц сюда приходи…»

Узнали про то в Сиракузах…

В назначенный срок собирается люд

На пристани, солнцем согретой.

Глядят на машину, но чуда не ждут:

-Не втащит! Да слыхано ль это!..

Я вижу веревки и много колес,

И я поражаюсь размеру,

Но даже Геракл, ухватившись за трос,

Не втащит на берег триеру…

И тут Архимед повернул колесо-

Триера послушно ползет на песок.

« Плывем по земле!»-Закричали купцы.

А стражникам сделалось жутко.

По воздуху веслами машут гребцы,

Как будто лишились рассудка.

Не верю глазам!

Сколько силы в плечах?!

«Нет, царь ! Эту силу умножил рычаг!»

Взглянул Архимед: небо, море кругом.

Синее море и горы.

« Я землю бы мог повернуть рычагом,

Лишь дайте мне точку опоры.»

2. Этап актуализации и пробного учебного действия.

-Ребята, как вы считаете, какой механизм мы сегодня с вами продолжим изучать? (Рычаг)

-Что представляет собой рычаг? (Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры)

-Зачем люди используют рычаги? (Используя рычаги, люди получают выигрыш в силе)

-Что называется плечом силы? (Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила)

• Покажите плечи сил на каждом из рисунков

(Наводящий вопрос: как найти кратчайшее расстояние от точки до прямой)

• Что можно сказать про каждый из этих рычагов? (Первый рычаг находится в равновесии, а второй нет.)

• Каково условие равновесия двух сил на рычаге?

(1)

• Продемонстрируйте данное условие, используя рычаг (демонстрация).

3. Выявления места и причины затруднения

(слайд 1)

А как будет выглядеть условие равновесия рычага, если сил, действующих на рычаг, будет не две, а три?

(Затруднение: дети не могут составить дробь из трех чисел.)

4. Построение проекта выхода из затруднений

Ребята, если мы сможем вывести формулу для равновесия рычага, на который действуют три силы, то мы сможем это сделать и для любого количества сил действующих на рычаг.

Исходя из проблемы, с которой мы столкнулись сегодня целями и задачами нашего урока будет следующее:

(слайд 2)

1. Сформировать понятие о моменте сил

2. Познакомиться с правилом моментов

3. Применить правило моментов на практике

Ребята, скажите, а какой же будет тема урока?

Тема: Момент сил.

(слайд 3)

Совершенно верно. Запишем в тетрадь число и тему урока.

Рассмотрим рычаг, на который действуют две силы: F_1, которая стремится повернуть рычаг против часовой стрелки, и сила F₂, которая стремится повернуть рычаг по часовой стрелке. Но ни одной из сил не удается сдвинуть рычаг с места, так как выполняется условие равновесия рычага.

Итак, если рассматривать формулу равновесия рычаг с точки зрения математики – это пропорция. Сформулируйте основное свойство пропорции. (Произведение крайних членов равно произведению средних членов пропорции) F₁·l₁=F₂·l₂.

Теперь формула равновесия рычага стала намного проще, так как все, что касается силы, вращающей рычаг против часовой стрелки ( а конкретно сила F₁ и плечо силы l₁) находится слева от знака равенства; а все, что касается силы, вращающей рычаг по часовой стрелке ( а конкретно сила F₂ и плечо силы l₂) находится справа от знака равенства.

Так вот, произведение силы на плечо этой силы называется моментом силы и обозначается буквой М,

Раз уж мы ввели новую физическую величину, давайте посмотрим, в каких единицах она измеряется

Единица измерения [M]=Н·м в системе «С.И.».

Ничего не напоминает? (A=F*s, 1Дж = 1Н*1м)

Чтобы не путать момент силы с работой, которая измеряется в джоулях, за единицу измерения момента сил приняли Ньютон метры.

Момент силы F₁, вращающей рычаг против часовой стрелки будет равен M₁ =F₁*l₁.

Момент силы F₂, вращающей рычаг по часовой стрелке будет равен M₂ =F₂*l₂.

Тогда правило равновесия рычага можно записать в следующем виде: М₁=М₂.

А теперь давайте попробуем его сформулировать.

Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.

Это правило называется правилом моментов. (Повторить 3 раза: один раз учитель, 2 раза ученики).

5. Реализация проекта  

Давайте вернемся к нашей проблеме. Попробуем вывести правило моментов для трех сил действующих на рычаг (демонстрация опыта)

Сделайте вывод:

Сумма моментов сил, вращающих рычаг против часовой стрелки равна моменту силы, вращающей рычаг по часовой стрелке.

М1 + М2 = М3

Давайте теперь сформулируем правило моментов для любого количества сил, действующих на рычаг.

Сумма моментов сил, вращающих рычаг, против часовой стрелки равна сумме моментов сил, вращающих рычаг, по часовой стрелке.

6. Первичное закрепление с проговариванием во внешней речи

(слайд 4)

1. Напишите условие равновесия данного рычага.

(слайд 5)

1. Примените правило моментов для нахождения l2 плеча силы F2.

(слайд 6)

3. Примените правило моментов для нахождения силы F2.

7. Самостоятельная работа с самопроверкой

(слайд 7)

Рычаг находится в равновесии под действием двух сил F₁=8 Н и F₂=40 Н. Каковы плечи этих сил, если их моменты равны М₁=М₂=20 Н·м ?

Задача повышенной сложности:

Рычаг представляет собой жесткий стержень, длиной 2 метра, один из концов которого опирается на край стола. На расстоянии 50 сантиметров от края на стержне висит груз массой 50килограммов. Где и в коком направлении нужно приложить к рычагу вертикальную силу 125 ньютонов для того, чтобы он находился в равновесии?

8. Включения в систему знаний и повторения

Ребята, вспомните, где в быту используются рычаги?

Домашнее задание параграф 57,58, Упражнение 30 №1,2,3

Ребята, давайте вернемся к целям сегодняшнего урока и определим, достигли мы их или нет. (слайд 2)

Ребята, а с какими науками сегодня «сотрудничала физика? (История, литература, алгебра, геометрия)

9. Рефлексия учебной деятельности