конспект по теме "Рычаг. Равновесие сил на рычаге"
план-конспект урока по физике (7 класс)

Физика. Параграф 53. "Рычаг. Равновесие сил на рычаге"

Теория

Рычаг — это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси или точки опоры. Равновесие рычага наступает не просто при равенстве сил, а при соблюдении определённого условия.

• Условие равновесия: Две силы могут не уравновешивать друг друга, если они приложены к разным точкам тела и их линии действия не совпадают, что вызывает вращение (как в опыте с карандашом).
• Плечо силы — это длина перпендикуляра, проведённого от оси вращения рычага до линии действия силы. Это ключевое понятие.
• Правило равновесия рычага (открытое Архимедом): Рычаг находится в равновесии, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.
  Формула:  F₁ / F₂ = l₂ / l₁, где F — силы, а l — соответствующие им плечи.
• Виды рычагов: Рычаг первого рода — точки приложения сил находятся по разные стороны от оси (например, ножницы, качели). Рычаг второго рода — точки приложения сил находятся по одну сторону от оси (например, тачка, щипцы для орехов).
• Выигрыш в силе: Используя рычаг, можно меньшей силой уравновесить большую силу, если приложить её к более длинному плечу. Это свойство сделало рычаг одним из первых простых механизмов, используемых человеком.

Рабочий лист для закрепления материала

Задание 1. Дайте определения

Кратко и точно сформулируйте определения следующих понятий:

• рычаг;
• точка опоры;
• плечо силы;
• равновесие рычага.

Задание 2. Установите соответствие

Соотнесите вид рычага с его описанием и примерами. Заполните таблицу:

Варианты для выбора:

• точки приложения сил находятся по разные стороны от оси;
• точки приложения сил находятся по одну сторону от оси;
• ножницы, качели;
• тачка, щипцы для орехов.

Задание 3. Решите задачу

К левому плечу рычага длиной 40 см приложена сила 15 Н. Какая сила должна быть приложена к правому плечу длиной 60 см, чтобы рычаг находился в равновесии? Запишите решение с пояснениями.

Задание 4. Проанализируйте ситуацию

Представьте, что вы используете лом как рычаг, чтобы приподнять тяжёлый камень.

1. Укажите, где находится точка опоры, точки приложения сил и плечи сил в этой ситуации.
2. Объясните, как можно уменьшить силу, которую вам нужно приложить, чтобы поднять камень. Ответ дайте с опорой на правило равновесия рычага.
3. К какому виду рычагов относится лом в данном случае? Обоснуйте ответ.

Задание 5. Творческое задание

Придумайте и опишите реальную жизненную ситуацию (не из текста), в которой используется рычаг. В описании укажите:

• какой предмет выполняет роль рычага;
• где находится точка опоры;
• какие силы действуют на рычаг и где они приложены;
• к какому виду относится этот рычаг (первого или второго рода);
• как проявляется выигрыш в силе в этой ситуации.

Самостоятельная работа по теме "Рычаг. Равновесие сил на рычаге"
Вариант 1

1. Рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Первая сила равна 6 Н, её плечо — 20 см. Определите модуль второй силы, если её плечо составляет 30 см.
2. К правому плечу рычага длиной 40 см прикрепили груз массой 150 кг. Какую силу необходимо приложить к левому плечу длиной 2 м, чтобы рычаг уравновесился?
3. Определите вид рычага и обоснуйте ответ:

• ножницы для резки металла;
• тачка для перевозки песка;
• качели на детской площадке.

Самостоятельная работа по теме "Рычаг. Равновесие сил на рычаге"
Вариант 2

1. Плечи рычага равны 15 см и 45 см. На меньшее плечо действует сила 90 Н. Чему равна сила, действующая на большее плечо, если рычаг находится в равновесии?

2. При равновесии рычага на его меньшее плечо действует сила 25 Н, на большее — 5 Н. Длина меньшего плеча 10 см. Определите длину большего плеча.

3. Приведите по одному примеру рычага первого и второго рода из повседневной жизни. Для каждого примера укажите:

• где находится точка опоры;
• какие силы действуют на рычаг;
• как проявляется выигрыш в силе.

Самостоятельная работа по теме "Рычаг. Равновесие сил на рычаге"
Вариант 3

1. Рычаг уравновешен силами 12 Н и 8 Н. Плечо первой силы равно 10 см. Найдите плечо второй силы.
2. Рабочий использует лом как рычаг, чтобы приподнять плиту массой 300 кг. Точка опоры находится на расстоянии 20 см от плиты, а рабочий прикладывает силу на расстоянии 1,6 м от точки опоры. Какую силу должен приложить рабочий, чтобы поднять плиту?
3. Объясните, почему ножницы относятся к рычагам первого рода, а щипцы для орехов — к рычагам второго рода. В ответе укажите расположение точки опоры и точек приложения сил для каждого инструмента.

Ответы
Вариант 1

1. 4 H
2. 294 H
3. 

1. ножницы для резки металла — рычаг первого рода (точка опоры находится между точками приложения сил);

2. тачка для перевозки песка — рычаг второго рода (груз находится между точкой опоры и точкой приложения силы);

3. качели на детской площадке — рычаг первого рода (точка опоры посередине, силы приложены по разные стороны).

Вариант 2

1. 30 H
2. 50 см
3. 

Рычаг первого рода: качели во дворе. Точка опоры — центральная ось. Силы: вес детей на концах качелей. Выигрыш в силе не проявляется напрямую, но обеспечивается равновесие при равной массе.

Рычаг второго рода: тачка с землёй. Точка опоры — колесо. Силы: вес груза в тачке (между опорой и точкой приложения силы) и сила рук человека. Выигрыш в силе: можно поднять тяжёлый груз, прикладывая меньшую силу.

Вариант 3

1. 15 см
2. 367,5 H
3. 

Ножницы — рычаг первого рода: точка опоры (ось, соединяющая половинки ножниц) находится между точками приложения сил (ручки и место резки материала).

Щипцы для орехов — рычаг второго рода: точка опоры — свободный конец щипцов, груз (орех) находится между опорой и точкой приложения силы (ручки).