"Золотое правило механики". КПД

Тема урока: «Золотое правило» механики

Цели урока:

1. Образовательные – формирование у учащихся знаний о равенстве работ при использовании простых механизмов, о «Золотом правиле» механики. Показать связь изученного материала с жизнью, проверить умение применять полученные знания для решения практических задач.

2. Развивающие –  развитие таких мыслительных операций как анализ, сопоставление, сравнение, умение выделять главное, существенное в изучаемом материале. Развивать логически излагать свои мысли; развивать эмоции учащихся, создавая на уроке ситуации занимательности; формировать потребность в дополнительном, после учебном познавательном труде; способствовать обогащению словарного запаса, прививать культуру умственного труда;

3. Воспитательные – приучать детей к аккуратному ведению записей в тетради, к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самоконтролю; воспитывать чувство сопереживания за товарищей, формировать познавательный интерес к физике.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Общие методы обучения: эвристический.

Оборудование: динамометр, набор грузов, штатив с муфтой и лапкой, подвижный и неподвижный блоки, компьютер.

План урока

1. Организационный момент

2. Актуализация опорных знаний.

3. Освоение нового материала.

4. Закрепление и первичная проверка материала

5. Домашнее задание

Ход урока

1. Этап начальной организации урока.

Задача: подготовить учащихся к работе на уроке.

Содержание: взаимное приветствие учителя и учащихся, определить отсутствующих, проверить готовность учащихся к уроку, организовать внимание учащихся, проверить готовность оборудования.

2. Актуализация опорных знаний.

Сегодня на уроке мы вспомним

• что такое механическая работа;

• как определить механическую работу;

• что такое выигрыш в силе.

3. Этап изучения нового материала.

Задача: обеспечить усвоение учащимися «золоотого правила» механики, используя проблемно-исследовательскую технологию, показать связь изученного материала с жизнью.

Содержание.

На предыдущих уроках мы уже разобрали, что с помощью простых механизмов можно получить выигрыш в силе, однако выигрыша в энергии получить невозможно, потому что нельзя получить энергию из ничего. А раз нельзя получить выигрыш в энергии, то нельзя получить выигрыш в работе, ведь именно за счет энергии производится работа. Т.е. при использовании простых механизмов выигрыша в работе мы не получаем, мы получаем выигрыш в силе, но в чем-то другом мы проигрываем. А в чем проигрываем об этом и пойдет речь на нашем уроке.

Запишите тему урока - «Золотое правило» механики.

Вспомним, что такое работа: А = F*S

Опыты показывают, что совершая работу при помощи рычага, за одно и то же время точка приложения меньшей силы проходит больший путь, чем точка приложения большей силы.

Это пра­ви­ло по­лу­чи­ло на­зва­ние зо­ло­тое пра­ви­ло ме­ха­ни­ки.

Доказательство золотого правила механики

1) на примере рычага

Р ассмотрим рычаг. Вы знаетет, что с помощью рычага большую силу можно уравновесить меньшей силой. Предположим, мы поднимаем груз (рис.) Объяснение по рисунку!

На одном конце рычага совершается работа 0.4 Дж, на другом конце рычага такая же – 0.4 Дж.

Из этого ра­вен­ства видим, во сколь­ко раз от­ли­ча­ют­ся силы, при­ло­жен­ные к ры­ча­гу, во столь­ко же раз об­рат­но про­пор­ци­о­наль­но будут от­ли­чать­ся пути, пройденные точ­ка­ми при­ло­же­ния силы. Выигрыш в силе равен проигрышу в расстоянии!

Демонстрация орехокола и ножниц

Т.о., рычаг не дает вы­иг­ры­ша в ра­бо­те, такой же вывод можно сде­лать про любой дру­гой про­стей­ший ме­ха­низм, давайте в этом убедимся.

2) на примере неподвижного блока

Рас­смот­рим непо­движ­ный блок. За­кре­пим блок в оси и при­кре­пим два груза к ве­рев­кам блока, затем пе­ре­ме­стим один груз вниз, груз, пе­ре­ме­щен­ный вниз, про­шел рас­сто­я­ние S, а груз, ко­то­рый пе­ре­ме­стил­ся вверх, про­шел такое же рас­сто­я­ние S.

Силы равны, пути, прой­ден­ные те­ла­ми, тоже равны, это зна­чит, что ра­бо­ты тоже равны, а непо­движ­ный блок не дает вы­иг­ры­ша в ра­бо­те.

3) на примере подвижного блока

Р ас­смот­рим по­движ­ный блок. За­кре­пим один конец ве­рев­ки, про­пу­стим его через по­движ­ный блок и при­кре­пим вто­рой конец к ди­на­мо­мет­ру, к блоку под­ве­сим грузы. От­ме­тим по­ло­же­ние гру­зов на шта­ти­ве, под­ни­мем грузы на рас­сто­я­ние S₁, также от­ме­тим и вер­нем в ис­ход­ное по­ло­же­ние, те­перь от­ме­тим на шта­ти­ве (цветным мелом!) по­ло­же­ние крюч­ка ди­на­мо­мет­ра. Снова под­ни­ма­ем грузы на рас­сто­я­ние S₁ и от­ме­ча­ем по­ло­же­ние крюч­ка ди­на­мо­мет­ра в этом слу­чае (рис.).

Нам пришлось вытянуть веревку на расстояние практически в два раза отличающееся от того, что прошел груз.

Итак, подвижный блок дает выигрыш в силе, а вот выигрыша в работе он так же не дает, поскольку во сколько раз вы­иг­ры­ваем в силе, во столько про­иг­ры­ва­ем в пути.

3) на примере наклонной плоскости

При использовании наклонной плоскости мы так же получаем выигрыш в силе, потому что втаскивать груз по наклонной плоскости гораздо легче, чем пооднимать его вертикально вверх. Если нужно поднять груз на высоту, всегда легче воспользоваться пологим подъемом, чем крутым. Причем, чем положе уклон, тем легче выполнить эту работу. Когда время и расстояние не имеют большого значения, а важно поднять груз с наименьшим усилием, наклонная плоскость оказывается незаменима. Проигрыш в расстоянии ведет к проигрышу в скорости – лебедка, лестница, серпантин.

Зо­ло­тое пра­ви­ло ме­ха­ни­ки: ни один ме­ха­низм не даёт вы­иг­ры­ша в ра­бо­те. Вы­иг­ры­вая в силе, мы про­иг­ры­ва­ем в расстоянии и на­о­бо­рот.

О ткрыто «золотое правило» механики было еще в древ­но­сти при изучении простых механизмов.

4. Первичное закрепление нового материала и домашнее задание.

Примеры решения задач

По образцу решите задачу:

При помощи рычага приподняли немного дверь весом 0,84 кН, действуя на длинное плечо силой 30Н. При этом была совершена механическая работа 26Дж. На какую высоту была приподнята дверь, и как велико расстояние, на которое переместился конец длинного плеча рычага? (Ответ: на высоту 3,1 см; 0,87см)

По образцу решите задачу:

На какую высоту с помощью подвижного блока можно поднять груз, если при поднятии пришлось вытянуть 5м свободного конца веревки? (Ответ: 10м)

Задача: С по­мо­щью по­движ­но­го блока груз­чик под­нял ящик с ин­стру­мен­та­ми на вы­со­ту S₁ = 7 м, при­кла­ды­вая силу F₂ = 160 Н. Какую ра­бо­ту A₂ со­вер­шил груз­чик?

1. Этап подведения итогов урока и домашнее задание.

6