Тема:     Простые механизмы. Рычаг. Равновесие сил на рычаге

Цели:

Образовательная:

·         Познакомить учащихся с различными видами простых механизмов;

·         рассмотреть простые механизмы как устройства, служащие для преобразования силы;

·         рассмотреть устройство и принцип действия рычага;

·         выяснить условие равновесия рычага.

Развивающая:

·         способствовать развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;

·         способствовать развитию логического мышления; 

Воспитательная:

·         пробуждение познавательного интереса к предмету и окружающим явлениям;

·         формирование умений критически, но объективно оценивать предметы, явления, поступки и действия (свои и чужие).

Тип урока:  урок изучения нового материала

Оборудование и средства обеспечения учебного процесса:

 компьютер,  мультимедийный проектор,  экран,  оборудование для мини-эксперимента (гирьки по 10 и 20 г, линейка, деревянная палочка),  палка, груз, весы рычажные,  штатив,  рычаг демонстрационный.

План урока:

1.         Организационный момент.
2.  Этап постановки целей и задач.
3.  Этап получения новых знаний.
4.  Этап практической работы учащихся.
5.  Этап обобщения и закрепления нового материала..
6.  Заключительный этап.

Ребята, на сегодняшнем уроке мы найдем ответ на вопрос, как в древности, люди строили сооружения, которые изумляют  нас  и по сей день.  Это египетские пирамиды (Для сооружения  пирамиды Хеопса потребовалось 2  млн. 300тыс. каменных  блоков. Средняя масса каждого 2,5тонны),   Краснодарские дольмены (это мегалитическое сооружение в виде огромного каменного ящика, накрытого сверху плоской плитой. Часто вес верхней каменной плиты достигает пару десятков тонн, а размеры — до десятка метров. Назначение дольменов сейчас не известны. Есть много разных версий по поводу их предназначения: места для жертвоприношений, антенны для приема телепатических сигналов из космоса…) и истуканы с острова Святой Пасхи (600 каменных статуи на побережье острова Пасхи в виде человеческой головы высотой до 20 метров и весом 1 млн. Н).

 -Как же люди смогли соорудить эти гиганты, не имея подъемных кранов?

-Какие устройства они использовали?

Физические возможности человека ограничены, поэтому с давних времен человек часто использовал устройства, которые способны преобразовать силу человека в значительно  большую силу. Такие приспособления  называются механизмами. Сегодня на уроке мы узнаем, какие существуют виды простых механизмов, и подробно рассмотрим один из них.

Тема урока - «Простые механизмы. Рычаг»

- Как поднять (убрать с дороги) тяжёлый камень?

Одним из простых механизмов является рычаг. Его разновидности-

блок и ворот.

-Как закатить тяжёлый груз на некоторую высоту?

Еще один простой механизм - наклонная плоскость и ее разновидности -клин и винт.

Все эти механизмы дают выигрыш в силе и облегчают труд человека.

И их открытию человек обязан Архимеду.

Архимед прославился многими механическими конструкциями. Он построил в порту Сиракуз немало блочно-рычажных механизмов для облегчения подъёма и транспортировки тяжёлых грузов, изобрел военные метательные машины, успешно действовавшие во время осады его родного города. Изобретённый им архимедов винт для вычерпывания воды до сих пор применяется в Египте. Рычаг был известен и до Архимеда, но лишь Архимед изложил его полную теорию и успешно её применял на практике. Он считал, что любое тело, независимо, какой массы,  можно поднять с помощью одной руки.  Увлеченный этой идеей, он гордо заявил: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!»

А первым человеком, применившим рычаг, был наш далёкий доисторический предок, палкой сдвигавший с места тяжёлые камни в поисках съедобных корней или прятавшихся под корнями мелких животных. Да-да, ведь обыкновенная палка, имеющая точку опоры, вокруг которой её можно поворачивать, - это и есть самый настоящий рычаг.

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

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

Давайтевыясним, какправильноиспользоватьрычаг?

Палка - это рычаг, который мы используем для того, чтобы облегчить перенос тяжёлого груза. Как правильно подвесить  груз на рычаге? (Или почему вы считаете, что груз должен располагаться именно в этой точке?)

Давайте эту проблему разрешим в конце урока, когда рассмотрим теоретический  материал.

Рычаг - твёрдое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. На практике роль рычага могут играть палка, доска, лом и т.п.
Рычаг имеет точку опоры и плечо. Плечо - это кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы (т.е. перпендикуляр, опущенный из точки опоры на линию действия силы). Обычно силами, приложенными к рычагу можно считать вес тел.

На рисунке вы видите равноплечий рычаг, который используется для уравновешивания сил. Примером такого применения рычага могут служить весы.

Вопрос: Как вы думаете, что произойдёт, если одна из сил увеличится в 2 раза?
Ответ: весы выйдут из равновесия (показываю на обычных весах).
Вопрос: Как вы считаете, есть ли способ уравновесить большую силу меньшей?
Ответ: да, нет
Учитель: Ребята, предлагаю вам в ходе мини-эксперимента вывести условие равновесия рычага.

Эксперимент:
У Вас на столах лежат линейки и гири. При помощи обычного карандаша и линейки получите качели и уравновесьте на них гири 10 г и 20 г. Получилось? Обратите внимание на плечи сил. Какую закономерность вы наблюдаете?
Демонстрирую учащимся рычаг, на котором уравновешены неравные силы.
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».
Отношение сил обратно пропорционально отношению их плеч.
Именно это правило равновесия рычага и вывел Архимед.

Ребята, мы изучили с вами теорию рычага. Давайте теперь правильно ответим на проблемный вопрос, поставленный в начале урока: как правильно расположить палку с грузом на плече друга?

1.       Длина одного плеча рычага 20 см, другого -30 см. К более длинному плечу рычага подвешен груз весом 8 Н. Каков должен быть вес груза, подвешенного к более короткому плечу, чтобы рычаг находился в равновесии?

2.       Найти ошибку

3.       При равновесии рычага на его большее плечо, равное 80 см, действует сила 60 Н, на меньшее – 240 Н. Определите меньшее плечо.

Для проверки усвоения материала выполните задания теста.

А прав  ли был Архимед?

И всё же Архимед преувеличил возможности человека. Если бы Архимед знал, как огромна масса Земного шара, то он, вероятно, воздержался бы от приписываемого ему легендой восклицания: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!». Ведь для перемещения земли всего на 1см руке Архимеда пришлось бы проделать путь в 1018 км. Оказывается, чтобы сдвинуть Землю на миллиметр длинное плечо рычага должно быть больше короткого в 100 000 000 000 трл. раз! Конец этого плеча проделал бы путь в 1 000 000 трл. километров (примерно). А на такую дорогу человеку понадобилось бы много миллионов лет!.. Но это тема другого урока.

n  § 55, 56, задача

n  Дополнительно:

«Простые механизмы в быту»

«Простые механизмы в природе"