Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики. КПД
план-конспект урока по физике (7 класс)

Этапы

Деятельность учителя

Деятельность ученика

1. Организационный момент

Здравствуйте ребята. Садитесь.

Дети встают и садятся

2. Актуализация знаний

Рассмотренные нами простые механизмы применяют при совершении работы в тех случаях, когда надо действием одной силы уравновесить другую силу

3. Объяснение нового материала

Уравновесив на рычаге две какие-нибудь разные по модулю силы F1 и F2 (слайд), приводят рычаг в движение. При этом оказывается, что за одно и то же время точка приложения меньшей силы F2 проходит больший путь s2, а точка приложения большей силы F1 — меньший путь s1. Измерив эти пути и модули сил, находят, что пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны силам:

Таким образом, действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в силе, но при этом во столько же раз проигрываем в пути.

Пользуясь рычагом, мы можем выиграть или в силе, или в расстоянии. Если мы силу приложим к длинному плечу, то выиграем в силе, но во столько же раз проиграем в расстоянии. Действуя же силой на короткое плечо рычага, мы выиграем в расстоянии, но во столько же раз проиграем в силе.

Золотое правило механики: во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии.

Преобразуем уравнение

Вопрос классу: Получаем ли мы выигрыш в работе?

Многовековая практика показала, что ни один из механизмов не даёт выигрыша в работе.

Рассматривая действие рычага, мы не учитывали трение, а также вес рычага. В этих идеальных условиях работа, совершённая приложенной силой, равна полезной работе по подъёму грузов.

На практике совершённая с помощью механизма полная работа всегда несколько больше полезной работы.

Например, применяя подвижный блок, приходится дополнительно совершать работу по подъёму самого блока, верёвки и по преодолению силы трения в оси блока.

Какой бы механизм мы ни взяли, полезная работа, совершённая с его помощью, всегда составляет лишь часть полной работы. Следовательно, обозначив полезную работу буквой Ап, а полную (затраченную) — буквой Аз, можно записать:

Отношение полезной работы к полной работе называется коэффициентом полезного действия механизма.

КПД обычно выражают в процентах и обозначают греческой буквой η (читается «эта»):

Сравнивают пройденные пути и записывают правило

Преобразуют уравнение, записывают вывод

4. Закрепление

Используя подвижный блок, груз, динамометр определить  его КПД.

Проводят измерения, записывают в тетрадь результаты и по формуле вычисляю КПД подвижного блока.

5. Итог и домашнее задание

Может ли коэффициент полезного действия быть больше единицы? Ответ обоснуйте.

Отвечают