Правило равновесия рычага. Момент силы, плечо силы. Условие равновесия тела под действием нескольких сил.

Тема: Правило равновесия рычага. Момент силы, плечо силы. Условие равновесия тела под действием нескольких сил.

Цель: ввести понятие рычага и рассмотреть его виды; условие равновесия рычага.

Задача: научить определять точку опоры; рассмотреть виды и условия равновесия рычага и научить решать задачи на условие равновесия рычага и правило моментов; научить формулировать вопросы и добывать недостающую информацию, делать выводы из полученной информации, обрабатывать данные, полученные в результате эксперимента.

Тип урока: комбинированный урок

Форма организации учебной деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная, работа в парах.

Планируемые результаты урока:

Предметные: Выделяют и формулируют познавательную цель. Знают как графически изображать силы. Знают условия равновесия рычага и правило моментов, умеют вычислять, момент силы.

Метапредметные: Выделяют количественные характеристики объектов, заданные словами. Составляют план и последовательность действий. Анализируют и строго следуют ему. Умеют слышать, слушать и понимать партнера, планировать и согласованно выполнять совместную деятельность.

Личностные: Применяют полученные знания при решении физической задачи.

Изображают силы в выбранном масштабе.

Оборудование: подвижка с лапкой и муфтой, механический рычаг, три груза по 100г, линейка, молоток, резинка, проектор, компьютер, интерактивная доска.

Методическое пособие: учебник О.Ф. Кабардин «Физика-7 класс» - М., Просвещение, 2014, с. 173.

Дополнительный материал: презентация, карточка с экспериментальными заданиями; карточки с формулами, изготавливают дети.

«Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю».

Архимед из Сиракуз

Ход урока

1. Организационный момент (1 мин)

2. Актуализация опорных знаний (5 -7 мин)

Устный опрос по теории:

Точка опоры - точка, вокруг которой вращается твердое тело (рычаг).

Равновесие — это такое состояние тела (системы тел), когда под действием приложенных сил оно остается в состоянии покоя или движется равномерно без изменения скорости.

Виды равновесия тел: устойчивое равновесие, неустойчивое равновесие, безразличное равновесие.

Момент силы  - физическая величина, которая характеризует вращение тела. М= F⋅ l

Постановка целей и задач урока. (эксперимент с равновесием молотка)

Учитель: Что надо сделать экспериментатору перед тем как вывесить молоток?

Учащиеся: найти точку равновесия – точку опоры

Учитель: Что называют точкой опоры?

Учащиеся: Точка опоры - точка, вокруг которой вращается твердое тело.

Учитель: Сколько сил действует на линейку и куда они направлены?

Учащиеся: Две. Одна ( сила нагрузки)– вниз, вторая (приложенная сила)– вверх.

Учитель: Опишите состояние тела.

Учащиеся: Оно находится в равновесии.

Учитель: Какие виды равновесия вы знаете?

Учащиеся: Устойчивое равновесие, неустойчивое равновесие, безразличное равновесие.

Учитель: К какому виду равновесия мы можем отнести данный случай?

Учащиеся: Неустойчивое.

Учитель: Если мы выведем тело из состояния равновесия, что произойдет с телом. Дайте характеристику его движения.

Учащиеся: Тело упадет. Будет вращаться.

Учитель: Какая физическая величина описывает вращение тела? Назовите формулу по которой ее можно вычислить (покажите ее на карточке). Это векторная величина или скалярная?

Учащиеся: Момент силы. М= F⋅ l Векторная величина.

Учитель: Что такое - F и l, единицы измерения.

Учащиеся: F – сила, действующая на тело и вращающая его, измеряется в Н;

l - плечо, расстояние от точки опоры до прямой, вдоль которой действует сила, измеряется в м.

Учитель: У какой силы плечо больше, а у какой меньше?

Учащиеся: У первой – меньше, а у второй – больше.

Учитель: Будет ли молоток находиться в равновесии, если мы уравняем плечи? Почему?

Учащиеся: Нет так, как силы не равные и моменты сил тоже будут не равные – тело начнет падать с вращением.

Учитель: Какое существует соотношение между силами и плечами?

Учащиеся: Чем больше сила, тем меньше плечо.

Учитель: Как оно называется?

Учащиеся: правило моментов, правило равновесия тела.

Учитель: Для чего предназначен молоток?

Учащиеся: Забивать гвозди

Учитель: Можно ли сказать, что мы используем его по назначению?

Учащиеся: Нет.

Учитель: В данной задаче молоток выполняет функции нового механизма – рычаг.

Учитель: Как вы думаете, что мы будем сегодня изучать на уроке.

Учитель: Рычаг.

Учитель: Правильно.

Какую цель урока перед собой вы поставите? Что бы вы хотели узнать при изучении этой темы?

Учащиеся: Что такое рычаг? Какие бывают рычаги? Для чего нужны и как они используются? Как его привести в равновесие?

Учитель обобщает , выводит тему и цель урока: Тема урока «Правило равновесия рычага. Момент силы, плечо силы. Условие равновесия тела под действием нескольких сил.»

Цель урока: ввести понятие рычага и рассмотреть его виды; вывести правело рычага; условие его равновесия.

3. Изложение нового материала(10-15 мин)

Учитель:

Рычаг – это любое твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки опоры.  

Запишем Правило моментов М₁ =М₂ ; М₁ + М₂=0 - правило равновесия рычага (правило моментов) – Рычаг находится в равновесии только тогда, когда векторная сумма моментов сил, приложенных к рычагу равна нулю.

Распишем моменты сил: М₁= F₁⋅ l_1; М₂ = F₂ ⋅ l ₂ → F₁⋅ l₁ = F₂ ⋅ l ₂ → F₁/F₂=l₂/l₁

Учитель: В какой зависимости находятся силы и их плечи в прямой или обратной?
Учащиеся: В обратной.

Учитель:

Соотношение между силами и плечами – условие равновесия рычага: F₁/F₂=l₂/l₁.
Если приложенные силы обратно пропорциональны длине плеч рычага, рычаг находится в равновесии.

Учитель: Чем больше сила, тем меньше плечо.

Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в пути.

Назначение рычага – выигрыш в силе, в расстоянии (скорости).

Учитель: Почему лисенок и енот находятся в равновесии?
Учащиеся: Выполняется условие равновесия. И силы и плечи равны.

Учитель: Что надо сделать, чтобы уравновесить лисенка и медведя?

Учащиеся: Сместить точку опоры ближе к медведю, так как он тяжелее.

У читель: Виды рычагов.

Рычаг первого рода – точка опоры между приложенными силами. - получить выигрыш в силе.

Рычаг второго рода – точка опоры и точка приложенной силы на разных концах рычага, а между ними нагрузка - выигрыш в силе.

Рычаг третьего рода – точка опоры и точка нагрузка на разных концах рычага, а между ними точка приложенной силы - выигрыш в пути. 

Ч тобы удержать тяжелый груз с, необходимо приложить большую силу F, поэтому использование этого инструмента не подразумевает удержание с помощью него тяжелых предметов.

Учитель: Определите какого рода данный рычаг.

Учащиеся: 1, 2 и 3 рода.

Учитель: Рассмотрим примеры рычагов в быту.

Учитель: Какому роду относится наш рычаг – линейка с молотком?

Учащиеся: 2 рода

Вывод: Учитель: Что необходимо сделать, чтобы привести рычаг в равновесие?

Учащиеся: Найти точку опоры, найти соотношение между силами и плечами.

Учитель: Сколько существует видов рычагов?

Учащиеся: Три.

Учитель: Выдающийся древнегреческий учёный Архимед более 2000 лет назад ответил примерно так:«Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю (переверну Землю)».

Как Вы думаете какой механизм должен был бы использовать Архимед, чтобы осуществить свои угрозы?

Учитель: Каким видом рычага должен был бы воспользоваться Архимед? (домашнее задание)

4. Физкульт-минутка (3 минуты) Назовите рычаги в нашем теле которые использовались нами для выполнения физических упражнений.

5. Закрепление изученного материала (10-15 мин)

1) Взаимопроверка(сосед проверяет правильность формулы) (2-3 мин)

Оформить карточку с новыми формулами – условие равновесия рычага F₁: F₂= l₂:l₁

2) Работа в группах по 4 человека. Каждая группа получает экспериментальное задание.

Техника безопасности при работе с тяжелыми предметами.

Экспериментальная работа

Цель: Проверка условия равновесия рычага.

Задание:
1) изучить рычаг, который лежит на столах, определить какого он рода;
2) найти точку опоры;

3) уравновесить рычаг;
4) подвесить на первое плечо один груз на второе два груза;

5) привести рычаг в равновесие, подобрав длины плеч;

6) измерить длины плеч и найти их отношение l₂:l₁=?;

7) вычислить силы, действующие на рычаг и найти их соотношение F₁: F₂=?;

8) сравнить l₂:l₁ и F₁: F₂.

Учитель:

9) Сделать вывод о проделанной работе (с чем познакомились, чему научились, подтвердилось ли условие равновесия рычага )

6. Подведение итогов (5 мин)

Учитель: С каким новым механизмом мы познакомились? Что это такое?

Учащиеся: Рычаг. Рычаг – это любое твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки опоры.  

Учитель: Для чего нам нужен рычаг, что он нам дает?

Учащиеся: Выигрыш в силе.

Учитель: Какого рода бывают рычаги?

Учащиеся: 1, 2 и 3.

Учитель: Чему мы сегодня научились?

Учащиеся: Уравновешивать рычаг и записывать условие равновесия рычага.

Учитель: Покажите мне карточку с формулой условия равновесия рычага

Учащиеся: F₁: F₂= l₂:l₁

Учитель: Покажите формулу описывающую правило равновесия рычага (условие моментов)

Учащиеся: М₁+ М₂=0

Учитель: На все ли вопросы, которые мы задавали себе в начале урока, мы нашли ответы?

Учащиеся: Да.

Учитель: Значит мы молодцы.

Сегодня мне понравились как работали ……

Были не активны …..

Очень плохо работали …….

Учитель: Что вам понравилось сегодня на уроке?

Что вызвало наибольшее затруднение?

Теперь вы понимаете чему надо больше уделить внимания дома.

На следующем уроки мы с Вами продолжим решать задачи на условие равновесия рычага и правила равновесия рычага. Карточки с формулами не теряйте.

Спасибо за урок. Урок окончен.

7. Разбор домашнего задания (1 мин)

§14- выучить, §15- повторить, 1) рычаг для Архимеда; 2) привести примеры какие рычаги есть в нашем теле и быту и как мы их используем и приводим в состояние равновесия.

УРОК № 35. Карточка с экспериментальными заданиями

Экспериментальная работа

Цель: Проверка условия равновесия рычага.

Задание:
1) изучить рычаг, который лежит на столах, определить какого он рода;
2) найти точку опоры;

3) уравновесить рычаг;
4) подвесить на первое плечо один груз на второе два груза;

5) привести рычаг в равновесие, подобрав длины плеч;

6) измерить длины плеч и найти их отношение l₂:l₁=?;

7) вычислить силы, действующие на рычаг и найти их соотношение F₁: F₂=?;

8) сравнить l₂:l₁ и F₁: F₂.

Учитель:

9) Сделать вывод о проделанной работе (с чем познакомились, чему научились, подтвердилось ли условие равновесия рычага )

Игра «Сортировка»

Каждая группа получает название предмета, необходимо определить к какому типу рычагов он относится и положить его в коробку с нужным номером.

Т. О – точка опоры

F1 - нагрузка

F2 – приложенная сила

Точка опоры - точка, вокруг которой вращается твердое тело (рычаг).

Равновесие — это такое состояние тела (системы тел), когда под действием приложенных сил оно остается в состоянии покоя или движется равномерно без изменения скорости.

Виды равновесия тел: устойчивое равновесие, неустойчивое равновесие, безразличное равновесие.

Момент силы  - физическая величина, которая характеризует вращение тела. М= F⋅ l

Рычаг – это любое твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки опоры.  

Правило моментов М₁ =М₂ ; М₁ + М₂=0 - правило равновесия рычага (правило моментов) –

Рычаг находится в равновесии только тогда, когда векторная сумма моментов сил, приложенных к рычагу равна нулю.

Распишем моменты сил: М₁= F₁⋅ l_1; М₂ = F₂ ⋅ l ₂ → F₁⋅ l₁ = F₂ ⋅ l ₂ → F₁/F₂=l₂/l₁

Соотношение между силами и плечами – условие равновесия рычага: F₁/F₂=l₂/l₁.

Если приложенные силы обратно пропорциональны длине плеч рычага, рычаг находится в равновесии.

Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в пути.

Назначение рычага – выигрыш в силе, в расстоянии (скорости)

Виды рычагов:

Рычаг первого рода – точка опоры между приложенными силами - получить выигрыш в силе.

Рычаг второго рода – точка опоры и точка приложенной силы на разных концах рычага, а между ними нагрузка - выигрыш в силе.

Рычаг третьего рода – точка опоры и точка нагрузка на разных концах рычага, а между ними приложенная сила - выигрыш в пути. 

Учитель: Определите к какому роду относятся рычаги: качели, катапульт, весы, ножницы (1 род); гаечный ключ, дверь, окно, тачка (2 род); пинцет, щипцы для льда, метла(3 рода). 

Учащиеся: качели, катапульт, весы, ножницы (1 род); гаечный ключ, дверь, окно (2 род); пинцет, щипцы для льда, метла, топор, молоток (3 рода). 

10