Применение закона равновесия рычага к блоку. «Золотое правило» механики.

Урок № Тема: Применение закона равновесия рычага к блоку. «Золотое правило» механики.

Цели урока:

1. Дать понятие неподвижного и подвижного блоков.

2. Вычислить выигрыш в силе для подвижного блока.

3. Сформулировать «золотое правило» механики.

Оборудование: неподвижный и подвижный блоки; набор грузов; ди­намометр; полиспаст.

Демонстрации:

1. Подъем груза при помощи неподвижного и подвижного блоков.

2. Демонстрация работы полиспаста.

Ход урока

Анализ результатов лабораторной работы

В начале урока можно коротко проанализировать результаты выпол­нения лабораторной работы. При этом желательно обратить внимание не только на ошибки в расчетах, формальные выводы по работе, но и аккуратное оформление работы.

Тест по теме: «Рычаг»

Изучение нового материала

(лекция учителя с одновременной демонстрацией работы блока при подъеме груза)

Прежде всего, демонстрируется работа неподвижного блока при подъ­еме груза. Внимание учащихся нужно акцентировать на том, что вне­шняя сила направлена в сторону, противоположную перемещению гру­за. Это очень важно в понимании назначения неподвижного блока.

Опр. Блок - устройство в форме колеса с желобом, по кото­рому пропускают веревку или трос.

Существует два вида блоков: неподвижный и подвижный.

Неподвижный блок при работе не изменяет положения оси враще­ния, он не дает выигрыша в работе и служит только для изменения на­правления действия силы.

Груз можно поднимать вверх, прикладывая силу, направленную вниз.

Подвижный блок при работе перемещается и, значит, изменяет поло­жение оси вращения блока, (см. рис. 167). Этот блок позволя­ет получить выигрыш в силе.

Рассмотрим это на примере чертежа (рис. 167).

Прикладывая силу F, мы стараемся повернуть блок вокруг оси, прохо­дящий через точку А.

Момент этой силы относительно А равен М = F·l, где l - плечо силы равное диаметру колеса.

Груз, прикрепленный к блоку своим весом создает момент силы относи­тельно точки А равный М' = Р·, где - плечо равное радиусу блока АО.

Для условия равновесия: М = М' или F·l = Р, откуда F = (1)

Вывод: из формулы (1) следует, что подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

Таким образом, комбинируя определенным числом подвижных и не­подвижных блоков, можно получить значительный выигрыш в силе. Устройства, которые позволяют это делать называются полиспастами.

Если есть простейший полиспаст — сочетание группы подвижных и не­подвижных блоков, то выигрыш в силе тяги - четный, а в более сложных конструкциях - произвольный.

«Золотое правило» механики

Во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в перемещении.

В заключении можно привести примеры применения различных ви­дов блоков. Это — работа подъемных кранов и т.д.

Закрепление материала.

• Какой блок называют неподвижным, а какой подвижным?

• Для какой цели применяют неподвижный блок?

• Какой выигрыш в силе дает подвижный блок?

• Можно ли рассматривать неподвижный и подвижный блоки как рычаги?

• Приведите примеры использования блока.

• Какое соотношение существует между силами, действую­щими на рычаг, и плечами этих сил (см. 154)?

• Какое соотношение существует между путями, пройденными точками приложения сил на рычаге, и этими силами?

• В чем проигрывают, пользуясь рычагом, дающим выигрыш в силе?

• Во сколько раз проигрывают в пути, используя для поднятия грузов подвижный блок?

• В чем состоит «золотое правило» механики?

Решение задач

1. В стогометателе стог сена массой 200 кг подни­мают с помощью подвижного блока. Какая сила прилагается к кон­цу подъемного троса? Сколько метров троса наматывается на бара­бан при подъеме сена на высоту 7,5 м? Трение не учитывать.

1. Ведра с водой подвешены на блоках, как показано на рисунке. Одинаковы ли массы воды в ведрах, если они находятся в равно­весии?

Домашнее задание: §59-60 вопросы к параграфу; задачи № 1, 2 из упражнения 31; задачи №№ 769—771.

Задачи повышенной трудности:

1. При помощи подвижного блока поднимают груз, прилагая силу 100 Н. Определите силу трения, если вес блока равен 20 Н, а вес груза 165 Н.

2. Пользуясь системой подвижных и неподвижных блоков, необ­ходимо поднять груз весом 600 Н. Из скольких подвижных и не­подвижных блоков должна состоять система, чтобы этот груз мог поднять один человек, прикладывая силу в 65 Н?

Экспериментальное задание. Как используя динамометр Бакушинского, подвижный блок, штатив, бечевку, определить вес и массу груза 600-700 граммов.