Методическая разработка открытого урока в 10 классе по теме "Равновесие. Виды равновесия. Правило моментов"
методическая разработка по физике (10 класс) по теме

Методическая разработка открытого урока в 10 классе по теме:

«Равновесие. Виды равновесия. Момент силы. Правило моментов».

      Один из методов повышения интереса учащихся к предмету – привлечение их к проведению уроков.   Поскольку эту тему изучали в 7 классе, то урок предлагаю провести учащимся, естественно, после предварительной подготовки. Урок проводят трое учащихся с применением ИКТ.

 Цель урока: актуализировать личностный смысл учащихся к изучению темы, помочь осознать ценность совместной деятельности, развитие мон- и диалогической речи. Познакомить с равновесием и видами равновесия. Практическое применение простых механизмов и их значение в развитии человеческой цивилизации. Развитие эрудиции. Умение осуществлять самоконтроль.

Оборудование: мультимедийный проектор, простые механизмы, тест для самоконтроля.

Тип урока: урок комплексного применения знаний.

                          План урока.

1.   Оргмомент. Ставлю цель урока. Обращаю внимание учащихся на то, что урок будут вести их товарищи. Класс должен не только смотреть и слушать, но и законспектировать основные моменты урока.
2. Объяснение нового материала.

1. Первый ведущий: «Дайте мне точку опоры и я один сдвину Землю» (на экране слайд с изображением Архимеда). Архимед ( около 287-212 гг до н.э.) – известный древнегреческий учёный. Научные труды которого касаются математики, механики, физики и астрономии. Автор многих изобретений и открытий, в том числе машины для орошения полей, винта, рычагов, блоков , военных метательных машин и многого другого.

Архимед развил теорию простых механизмов, заложив основы статики и гидростатики. В работе «О равновесии плоских фигур» он выдвинул постулаты, ставшие фундаментом статики, а в работе «О плавающих телах» изложены основы гидростатики.

2. Второй ведущий: « Итак, говоря о статике, как науки, изучающий равновесие тел, вспомним, что же такое равновесие? Какие бывают виды равновесия?

      Равновесие – это состояние, при котором сумма всех сил, действующих на тело равна нулю и тело при этом находится в состоянии покоя.

      Равновесие бывает безразличным ( слайды, на которых указаны силы, действующие на тело, фото ). При этом, как вы видите, в любом положении силы компенсируют друг друга.

Равновесие может быть устойчивым. ( слайды, фото, показать игрушку «Неваляшку» ). При этом возникает равнодействующая сила, возвращающая тело к положению равновесия.

      И, наконец, равновесие может быть неустойчивым ( фрагмент м/ф «Ну, погоди!», где Волк ставит бочки друг на друга, фото Пизанской башни, (можно включить информацию о том, кто? когда? где её построил), фрагмент м/ф «Падал прошлогодний снег», где Пизанская башня падает, обнажая корни, слайд с показанными на чертеже силами ). При этом равнодействующая сила отклоняет тело от положения равновесия».

3. Третий ведущий: « Ну что ж, продолжим. Вы , надеюсь, вспомнили равновесие тел, виды равновесия. А теперь давайте вспомним, что такое момент сил ? Правило моментов.

     Если к рычагу подвесить 2 тела разной массы , например 500 г и 1 кг ( слайд с рычагом ), то для равновесия рычага его надо подпереть на разных расстояниях от его концов.

     Так, сила  F1 = 5Н ( раз масса тела 0,5 кг ), а сила          F2= 10 Н ( m = 1 кг ) ( слайд )

     Введём понятие  ( а точнее напомним материал 7 класса ) плеча силы – как кратчайшего расстояния ( т.е. минимального ) от оси вращения до линии действия силы    ( слайд ).

    Если плечо силы F1 (слайд ) к примеру 8 см, то для равновесия рычага плечо силы  F2 ( слайд) должно быть в 2 раза меньше, т.е. 4 см, т.к. сила F2 в два раза больше силы F1.

      Вспомним, что моментом силы М ( слайд ) называют произведение силы на плечо. Момент силы ( слайд ) измеряется в Н∙м.

     Момент силы – величина векторная, т.е. имеет направление. Причём ( слайд ), момент силы считают положительным, если под действием этой силы рычаг вращается по часовой стрелке. И отрицательным ( слайд ) – если против.

      Следовательно, рычаг находится в равновесии тогда, когда моменты сил, действующих на рычаг слева ( слайд ) и справа от оси вращения ( слайд ) – (точка О на слайде ) равны между собой.

     Или, говоря другими словами, любое тело, имеющее ось вращения находится в равновесии, когда не только сумма сил, действующих на тело равна нулю, но и сумма моментов сил равна нулю ( векторная – я это подчёркиваю – векторная сумма !  ).

( слайд )  .      1  +  2 +  … = 0   - это и есть условие равновесия рычага – т.е. правило моментов».

4. Первый едущий: « Теперь давайте вспомним простые механизмы. Что это такое ? Для чего они нужны ? Простой механизм – устройство, прибор, позволяющий получить выигрыш в силе или в расстоянии.

     О применении простых механизмов можно говорить бесконечно, но… мы хотим предложить вам несколько примеров их применения.

     Наиболее известные и наиболее часто применяемые простые механизмы:

-  рычаг  ( фото, фрагмент м/ф «Маугли», где вытягивают слонёнка, фрагмент м/ф «Коля, Оля и Архимед», где Архимед говорит о системе рычагов, водопроводная колонка, арбалет );

-  наклонная плоскость ( слайд );

-  блоки: неподвижный ( слайд ) и подвижный ( на слайдах показаны плечи сил ), причём, вы помните, что подвижный блок даёт выигрыш в силе только в 2 раза ( не в полтора и не в 3,2 раза, а именно в 2! Т.к. радиус в любой окружности всегда равен половине диаметра, т.е. диаметр больше радиуса в 2 раза );

-  винт, ворот ( слайды, фрагмент м/ф об Архимеде);

-  клин ( слайд, фрагмент м/ф про казаков – где египтянин использует клин );

и многие другие.

     Также необходимо вспомнить, что ни один простой механизм не даёт выигрыша в работе. А это значит, что выигрывая в силе, мы проигрываем во столько же раз в расстоянии.

3. Закрепление материала.

1. Фронтальный опрос по теме проводит учитель:

- что называют плечом силы ?

- что такое простой механизм ?

- при каком условии тело находится в положении

   равновесия ?

-  полиспаст – это что ?

-  какой выигрыш в силе даёт подвижный блок ?

-  неподвижный ?

-  момент силы – это ?

-  что общего и винта и наклонной плоскости ?

- в чём измеряется момент силы ?

2.  Третий ведущий: « И в заключении урока мы хотим предложить вам тесты для проверки усвоения сегодняшнего материала. Ваша задача – подписать полученный тест и прямо на этом же листочке обвести или отметить правильный на ваш взгляд ответ. На всю работу вам отводится 10 мин. После чего на экране появятся правильные ответы и вы сами сможете оценить свои работы.

Тест урока « Момент сил. Правило моментов».

I   Вариант

1. Что такое плечо силы ?

А)  расстояние от тела до оси вращения

Б)  расстояние от конца рычага до оси вращения

В)  расстояние от линии действия силы до оси вращения

Г)  нет правильного ответа

2. Для чего используют простые механизмы ?                                                                                                                    А)  для удобства

Б)  для получения выигрыша в работе

В)  для создания видимости упорного руда

Г)  для получения выигрыша в силе

3. Где следует подпереть систему, чтобы она находилась в равновесии ? ( рис. 1 )

А)  по центру

Б)  на расстоянии 1/3 от тела массой 150 г

В)  на расстоянии ¼ от тела массой 150 г

Г)  где угодно

4. Полиспаст  состоит из двух подвижных блоков. Какой выигрыш в силе он даст ?

А)  в 8 раз

Б)  какой угодно

В)  в 2 раза

Г)  в 4 раза

5. Необходимо получить выигрыш в силе в 3 раза. Сколько подвижных блоков надо взять ?

А)  1

Б)  3

В)  2

Г)  4

6. Что общего у наклонной плоскости и винта ?

А)  образуют угол с горизонтальной плоскостью

Б)  название

В)  получение выигрыша в силе в зависимости от угла наклона

Г)  нет правильного ответа

7. Игрушка «Неваляшка» принимает первоначальное положение, т.к.

А)  центр тяжести игрушки выше центра масс

Б)  центр тяжести игрушки ниже центра масс

В)  основание круглое

Г)  нет правильного ответа

8. Момент силы – это

А)  мгновенное значение силы

Б)  произведение силы на плечо

В)  величина силы

Г)  нет правильного ответа

9. Момент силы измеряется в

А)  Н

Б)  Н∙м

В)  Н/м

Г)  м/Н

10. Условия равновесия тел

А)  Σ F=0

Б)  Σ М = 0

В)  когда уравновесят

Г)  Σ F =0  и Σ М= 0

    11. На тело А действуют силы F1, F2, F3 . Куда должна  быть направлена сила F3, чтобы тело находилось в равновесии ?  ( рис. 2 )

А)  1

Б)   3

В)  2

Г)  4                                                        

  Рис.1                                                                                  Рис.2

•                                                                      II вариант

1. В чём измеряется плечо силы ?

А)  Н

Б)  м

В)  Нм

Г)  Н/м

2.  Полиспаст состоит из трёх подвижных блоков. Какой выигрыш в силе он даст ?

А)  в 3 раза

Б)  в 1,5 раза

В)  в 6 раз

Г ) любой

3. Простые механизмы используют для

А)  для получения выигрыша в силе

Б)  для удобства

В)  для получения выигрыша в работе

Г)  для создания видимости упорного труда

4. Момент силы – это

А)  величина силы

Б)  мгновенное значение силы

В)  произведение силы на плечо

Г)  отношение силы к плечу

5. Где следует подпереть систему, чтобы она находилась в равновесии ? ( рис 1 )

А)  по середине

Б)  на расстоянии ¼ от тела массой 200 г

В)  на расстоянии 1/5 от тела массой 40 г

Г)  на расстоянии 1/5 от тела массой 200 г

6. Необходимо получить выигрыш в силе в 5 раз. Сколько подвижных блоков нужно взять ?

А)  5

Б)  2

В)  2,5

Г)  3

7. Что общего у винта и наклонной плоскости ?

А)  название

Б)  получение выигрыша в силе в зависимости от      угла наклона

В )  образуют угол с продольной осью

Г)  нет правильного ответа

8. На тело С  действуют три силы    F2  F3. Куда должна быть направлена сила F1, чтобы тело находилось в равновесии ? ( рис. 2 )

А)  2

Б)  3

В)  1

Г)  4

9. Момент силы измеряется в

А)  м

Б)  Н

В)  Н/м

Г)  Нм

10. Игрушка «Ванька-встанька» принимает    первоначальное положение, т.к.

А)  основание круглое

Б)  центр тяжести игрушки ниже центра масс

В)  центр тяжести выше центра масс

Г)  нет правильного ответа

11.  Условие равновесия тел

А)  Σ M =0

Б)  Σ F = 0  Σ M = 0

В)  Σ F = 0

Г)  когда уравновесят  Рис.1Рис.2

4. Самопроверка с выставлением оценок. На экране таблица с  ответами. Учащиеся проверяют правильность выполнения задания. Выставляют сами себе оценки.  

  Домашнее задание.