Методическая разработка по физике. Тема"Простые механизмы. Рычаг", 7 класс
план-конспект урока по естествознанию (7 класс) по теме

Учитель: Почти все вы сталкивались в своей жизни с различными механизмами. Многие считают, что механизм – это что-то большое, однако некоторые механизмы совсем невелики и довольно просты. Независимо от размера, все они облегчают работу человека. Физические возможности человека ограничены, поэтому с древних времён человек часто использовал устройства, которые способны преобразовать силу человека в значительно большую силу, т.е. дают выигрыш в силе.  Такие механизмы называют «простыми механизмами».  Ребята, сейчас мы посмотррим несколько слайдов. После просмотра, вы должны  рассказать мне какие простые механизмы вы увидели и для чего они предназначены. Слайд  7-8

Учитель. Так, что же такое простые  механизмы

Простыми  механизмами  называют  приспособления,  которые  служат  для преобразования сил.

Учитель: «Существует только шесть видов простых механизмов.

 (Слайд №9)   

Рычаг, наклонная плоскость, блок, винт, ворот, клин.

Основные – рычаг и наклонная плоскость, остальные четыре – блок, винт, ворот, клин – представляют собой вариации первых двух.

(Учащиеся записывают виды простых механизмов в рабочие тетради.)

 Вопрос: Для чего нужны простые механизмы?

Ответы учащихся: …..

Учитель. «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». По преданию, эти гордые слова принадлежат греческому математику и механику Архимеду, который  жил больше двух тысяч лет назад и сделал немало открытий. Неужели Архимед был таким силачом? Нет, он не был силачом. Но он открыл закон рычага.

А первым человеком, применившим рычаг, был наш далёкий предок, палкой сдвигавший с места тяжёлые камни в поисках съедобных корней. Оказывается, обыкновенная палка, имеющая точку опоры, вокруг которой её можно поворачивать, есть самый настоящий рычаг.

Есть много свидетельств, что в древних странах - Вавилоне, Египте, Греции - строители использовали рычаги при подъёме и перевозке колонн статуй и огромных камней. Конечно они  и не догадывались о законе рычага, но знали, что рычаг в умелых руках превращает тяжелый груз в лёгкий.

Рычаг - является составной частью почти каждой современной машины, станка. Экскаватор роет канаву - его железная “рука” с ковшом действует как рычаг. Шофёр меняет скорость автомобиля с помощью рычага переключения скоростей. Аптекарь развешивает порошки на очень точных весах, главная деталь этих весов - рычаг.

Вскапывая грядки на огороде, лопата в наших руках тоже становится рычагом.  Всевозможные коромысла, рукоятки и вороты всё это рычаги.  

Вопрос: Ребята,  теперь вы догадываетесь, что представляет собой рычаг?

Ответ: палка, лом, доска. (Слайд №10-11)

  Различают два вида рычагов Слайд №12

 У рычага 1 рода неподвижная точка опоры располагается между линиями действия сил, а у рычага 2 рода она располагается по одну сторону от них.

Слайд 13

Работа с учебником   (с.51 учебника рис.47-48.)

Рассмотрим рисунок, где человек поднимает тяжелый груз, выясним, где ось рычага в первом и втором случае. В первом случае человек с силой F нажимает на конец лома В и таким образом поворачивает лом вокруг оси, приходящей через единственную неподвижную точку лома — точку его опоры О. Обратите внимание, сила F, с которой человек действует на рычаг (лом), меньше силы тяжести груза. Таким образом, человек получает выигрыш в силе. Во втором случае человек приподнимает конец лома, действует силой в точке В. Рычаг (лом) поворачивается вокруг точки — опоры лома (точка О, которая касается земли).

И во втором случае человек прикладывает силу меньшую, чем вес груза, и получает выигрыш в силе.

Учитель: Учитель вводит понятие «плечо силы»: (Слайд №14) 

«Плечо силы – расстояние от точки опоры до прямой, вдоль которой действует сила.

Плечо силы может обозначаться l,  или как отрезок. ОА – плечо силы F1; ОВ – плечо силы F2»

(рис.1)

     Учащиеся записывают определение и делают рисунок в тетради.

 Изобразим рычаг (рис.1), чертим в тетрадях .Точка   О – точка опоры рычага (ось вращения, которая расположена между точками приложения сил); точка А и точка В – точки приложения сил; F1 и F2 – силы, действующие на рычаг, направлены в одну сторону  Си: [F] = [Н] – Ньютон

Учитель: Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует сила, называется плечом  (Показывает плечи на слайде.).  (Слайд 15)

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы, l1— плечо силы Fb, l2 — плечо силы F2. Измеряем силы, действующие на рычаг и плечи этих сил.

 Учитель: Посмотрите внимательно на (рис.1),  и ответьте мне на вопрос: "Как найти плечо силы? Назовите плечи сил F1 и F2 ."

Ученик: Ответ: ОА – l1 – плечо силы F1

ОВ – l2 – плечо силы F2; силы, действующие на рычаг, могут повернуть его вокруг оси в двух направлениях: по ходу или против часовой стрелки. Так сила F2 вращает рычаг по ходу часовой стрелки, а сила F1 вращает его против хода часовой стрелке

Лабораторное исследование

Учитель: на демонстрационном столе находятся приборы (штатив, рычаг, грузики) установим рычаг в равновесии. Определим условия равновесия рычага, если по обе стороны действуют разные силы

Ученик: к рычагу по обе стороны от точки опоры подвешивают различные грузы так, чтобы рычаг оставался в равновесии. Действующие на рычаг силы равны весам этих грузов. Из рисунка видно, что сила в 2Н уравновешивает силу в 1Н.

 Обратите внимание на плечи сил. Какую закономерность вы наблюдаете?

Вопрос: как такое могло случиться, что сила 1 Н  уравновесила силу в 2 Н?

Ответ: плечи неравные.

Вопрос: Во сколько раз сила, приложенная к правому концу рычага больше? А плечо этой силы во сколько раз меньше?

Ответ: в 2 раза; в 2 раза.

Итак, мы вывели «условие равновесия рычага».

Учитель: Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. (Слайд №16) 

Это правило можно записать так:

F1/ F2 =  I2/ I1  используя ,свойство пропорции найдём

F1I1 = F2I2    произведение значения силы на её плечо называют моментом силы

Единица момента силы – ньютон – метр (H м)

Учитель: Правило равновесия рычага было  установлено Архимедом

Физминутка (Слайд №17) 

Учитель: Посмотрите внимательно на Слайд №18

Здесь видно где используют рычаги в быту и технике.

4.Закрепление 

Учитель: Внимательно разберем пример решения задачи: Слайд №19

Задача: 1.Длина меньшего плеча рычага 5 см, большего – 30 см. На меньшее плечо действует сила 12Н. Какую силу надо приложить к большему плечу, чтобы уравновесить рычаг? Найдите выигрыш в силе?

Замечание: величины, обозначенные в задаче словом «больший» будем обозначать индексом 2, а словом «меньший» - индексом 1.

Учитель. Чему же будет равен выигрыш в силе?

Ученики. Выигрыш в силе в 2 раза.

2.По образцу решите задачу: На меньшее плечо рычага действует сила 300Н, на большее – 20Н. Длина меньшего плеча 5 см. Определите длину большего плеча. Сделайте рисунок.

Проверьте себя (Ответ: 0,75м)(1 Ученик решает у доски остальные самостоятельно)

3.По образцу решите задачу: На концах рычага действуют силы 25Н и 150Н. Расстояние от точки опоры до большей силы 3 см. Определите длину рычага, если под действием этих сил он находится в равновесии? (решают самостоятельно)

Проверьте себя (Ответ: 0,21м) 

дополнительно

4. Оцените мышечную силу (мускулатуру) при ходьбе. Допустим, масса мальчика 50 кг. Длина его стопы 26 см, расстояние от фаланги пальцев до центра таранной кости 21 см..

5. Для закрепления изученного материала и контроля знаний учащихся

 1) провожу тест

Учащимся выдаются тесты в двух вариантах и бланки ответов

Тест.

1 вариант.

1. Рычаг – это..

А) …стержень Б) …длинная палка

В) …стержень, упирающийся в землю

Г) …твердое тело, которое может поворачиваться вокруг неподвижной опоры

2. На каких рисунках изображены рычаги?

А) № 1 и № 4   В) № 1 и № 2

Б) № 3 и № 4  Г) № 2 и № 4

3. Плечо силы – это …

    А) …длина рычага

    Б) …расстояние от оси рычага до его конца

    В) …кратчайшее расстояние от точки опоры рычага до линии, вдоль которой действует на него сила

    Г) …кратчайшее расстояние между линиями, вдоль которых направлены силы, действующие на рычаг

4. Каковы плечи сил F1 и F2 уравновешивающих рычаг?

    А) ОА и ОВ

    В) АС и ДВ

    С) ОС и ОД

    Д) СД и АВ

5. Будет ли какой – либо из рычагов, схемы которых изображены на рисунке, находиться в равновесии?

   А) будет № 2                               В) будет № 3

   Б) будет № 1                                Г) не будет ни один

Тест.

2 вариант.

1. Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, ... пропорциональны плечам этих сил.

А. прямо.                Б. обратно.

2. На каких рисунках изображены рычаги?

    А) А   В) В    Б) Б  Г) на всех рисунках

3. Плечо силы – это …

    А) …кратчайшее расстояние между линиями, вдоль которых направлены силы, действующие на рычаг

    Б) …длина рычага

    В) …кратчайшее расстояние от точки опоры рычага до линии, вдоль которой действует на него сила

    Г) …расстояние от оси рычага до его конца

4. Каковы плечи сил F1 и F2 уравновешивающих рычаг?

    А) АС и ОВ          

    Б) ОС и ОВ

    В) ОС и СВ

    Г) ОА и ОВ

 5. Какой из рычагов, изображенных на рисунке, не может находиться в равновесии?

Бланк ответов

Фамилия, имя__________________________________________   Вариант:

Учитель открывает скрытую часть доски, на которой написаны ответы к вариантам теста. 

6.Подведение итогов 

Учитель. Ребята, сегодня на уроке мы изучали простые механизмы и выяснили, для чего их используют. Рассмотрели устройство и принцип действия рычага; выяснили условие равновесия рычага.

 Оглянитесь вокруг, и  вы обнаружите простые механизмы. Задумайтесь об устройстве своего организма. Вы непременно обнаружите в нем «простые механизмы», и не только рычаги. В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. У человека — это кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев.

 Учитель: А сейчас откройте свои дневники, запишите домашнее задание     §20, 23 задачи 730,750 (из сборника задач Лукашика Слайд №20                                             

Творческое задание:

1. Подумайте и ответьте на вопрос: "Мог ли Архимед поднять Землю? Почему?"

Рефлексия.                                                   Моё настроение:

Возьмите листы.

Выберите понравившегося вам смайлика.

Учитель:

Мне очень понравилось с вами работать.

На этом урок закончен. Всем спасибо!