Простые механизмы. Рычаг. Равновесие сил на рычаге

Цели урока

Образовательная:

• ввести понятие «простой механизм»;
• изучить устройство и принцип действия рычага;
• выяснить условие равновесия рычага;
• исследовать использование простых механизмов в природе и технике.

Развивающие:

• способствовать развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;
• способствовать развитию логического мышления;
• развитие учебно-коммуникативных умений (задавать вопросы, объяснять и доказывать свою точку зрения).

Воспитательные:

• способствование расширению политехнического кругозора учащихся;
• пробуждение познавательного интереса к предмету и окружающим явлениям.

Планируемые результаты

Ученики приобретут знания о

• простых механизмах;
• видах простых механизмов;
• плече силы;
• условии равновесия рычага;
• практическом применении рычага.

Ученики приобретут умения:

• измерять плечо силы;
• экспериментально определять соотношение сил и плеч для равновесия рычага.

Ученики закрепят навыки и умения:

• планировать эксперимент;
• выбирать главное из текста;
• анализировать информацию;
• делать выводы.

Тип урока: урок открытия нового знания

Вид урока: урок – исследование

Оборудование: штатив, набор грузов, рычаги, динамометр, ножницы, гаечный ключ, щипцы.

План урока

1. Организационный момент (1 мин)
2. Мотивационный момент (3 мин)
3. Освоение нового материала (20 мин)
4. Первичная проверка усвоения знаний (10 мин)
5. Первичное закрепление знаний (7 мин)
6. Подведение итогов урока (рефлексия) (3 мин)
7. Домашнее задание (1 мин)

Ход урока

1. Организационный момент. Психологический настрой

2. Мотивация учащихся.

Учитель: Здравствуйте, ребята. Сегодня у нас необычный урок: урок-исследование.

Для начала решим задачу:

Штангист держит штангу весом 2 кН на высоте 2,5 м. Какую работу при этом он совершает? (А = mgh = 2 ּ 10 3 Н ּ 2,5м = 5 ּ 10 3 = 5кДж).

А, если это будет более тяжелый предмет, например, шкаф. Как его приподнять? Зачастую человеческой силы для этого недостаточно. Что делать? Ученики: Можно подсунуть под край шкафа крепкую палку или, например, клюшку.

Учитель: Верно. А, чтобы разрезать ткань, например, используют ножницы. Чтобы открутить гайку используют гаечный ключ.

Все эти приспособления с точки зрения физики называются одинаково – рычаг. Как вы думаете, для чего нужен рычаг?

Ученики: Для того чтобы увеличить силу, прикладываемую человеком.

3. Освоение нового материала

Учитель: Приспособления, служащие для преобразования силы, называют механизмами. Рычаг – один из первых простейших механизмов, изобретенных человеком. Рычаг – это любое твердое тело, способное вращаться вокруг какой — либо неподвижной опоры. (Учащиеся записывают тему урока и определение рычага).

Чтобы поднять тяжелый груз на некоторую высоту, его вкатывают по наклонной плоскости или поднимают с помощью блоков. Таким образом, наклонная плоскость и блок – это тоже простые механизмы. Приведите примеры простых механизмов, которые вам встречались в быту, технике.

Ученики: качели, весло, щипцы, плоскогубцы, весы, подъемный кран.

Учитель: Различают два вида рычагов:

У рычага 1 рода (рис. а) точка опоры располагается между линиями действия приложенных сил, а у рычага 2 рода (рис. б) она располагается по одну сторону от них.

Создание проблемной ситуации

Учитель: Почему качели находятся в равновесии?

Ученики выдвигают гипотезы: Кот и ежик сидят на разных расстояниях от оси вращения (точки опоры) и имеют разный вес.

Учитель: Меньшей силой уравновешена большая сила. Какой можно сделать вывод?

Ученики: Чтобы меньшей силой уравновесить большую, нужно увеличить расстояние от точки опоры до линии действия меньшей силы.

Учитель: Будут ли в равновесии эти рычаги? Как уравновесить эти рычаги?

Учитель: У вас на столах рычаг на штативе, грузы и динамометр. На левую часть рычага подвесьте два груза. Опытным путем установите, на каком расстоянии вправо от оси вращения надо подвесить: а) один груз: б) два груза; в) три груза, чтобы рычаг пришел в равновесие.

Сделайте вывод о соотношении сил и расстояний от точки опоры до линии действия сил.

Ученики: Если силы (вес грузов) отличаются в 2 раза, то и расстояния, на которых подвешены грузы также отличаются в 2 раза. Причем большая сила должна быть приложена на меньшем расстоянии от точки опоры.

Учитель: Кратчайшее расстояние от линии действия силы до точки опоры называется плечом силы. Найдите в учебнике правило нахождения плеча силы. (Работают с учебником).

Учащиеся записывают определение плеча силы.

Ученик зачитывает: Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы.

Учитель: Рычаг позволяет получить выигрыш в силе — это отношение сил F1/ F2.

Условие равновесия рычага:

Вывод: рычаг находится в равновесии, если отношение сил обратно пропорционально отношению расстояний.

Учащиеся записывают в тетрадь условие равновесия рычага.

4. Первичная проверка усвоения знаний

Учитель предлагает указать на рисунках плечи сил:

Учитель предлагает решить расчетную задачу: Длина одного плеча рычага 12 см, другого – 24 см. На меньшем плече подвешен груз массой 50 кг. Какая сила должна действовать на другое плечо рычага, чтобы он находился в равновесии?

Учитель предлагает проделать экспериментальное задание: Возьмите спичку и разломите ее пополам, получившиеся части снова разломите пополам, и так продолжайте ломать спичку на все более маленькие кусочки. Почему маленькие кусочки труднее разламывать, чем большие?

Учащиеся проделывают задание и отвечают на вопрос.

Физминутка: Встаньте, сначала повращайте одной рукой, затем — другой. Теперь приподнимитесь на носочках. Вы знаете, стопы ног, руки – это тоже рычаги.

5. Первичное закрепление знаний

Класс делится на 3 группы, каждая группа получает задание:

Задание 1 группе

Оборудование: ножницы разных видов, кусачки, гаечный ключ, линейка.

Измерьте с помощью линейки плечи рычагов. Определите выигрыш в силе данных простых механизмов.

Задание 2 группе

Сконструировать из подручного материала один из простых механизмов и продемонстрировать его в действии.

Задание 3 группе

Составить ребусы, кроссворд на тему: Простые механизмы в природе.

6. Подведение итогов урока (рефлексия)

1. Что называется простыми механизмами?
2. Какие виды простых механизмов вы знаете?
3. Что такое рычаг?
4. Что называется плечом силы?
5. Каково правило равновесия рычага?
6. Где применяется в нашей жизни рычаг?
7. Какое значение имеют простые механизмы в жизни человека?

Учащиеся отвечают на вопросы.

7. Домашнее задание

§ 57, 58, 60; задачи № 736, 742, 747.

1. Положите под середину линейки карандаш так, чтобы линейка находилась в равновесии. Не изменяя взаимного расположения линейки и карандаша, уравновесьте на полученном рычаге одну монету с одной стороны и стопку из трех таких же монет с другой стороны. Измерьте плечи приложенных (со стороны монет) сил и проверьте правило рычага.
2. Определите массу линейки. У вас имеются измерительная линейка, карандаш и монета. Масса монеты считать известной, равной m.

Учитель: Желаю Вам найти свою точку опоры и всегда оставаться в равновесии! Спасибо за урок!

Три вида рычагов в робототехнике

Очень часто в робототехнике и при создании моделей приходится применять простейшие механизмы, без которых не обходилось человечество на протяжении тысячелетий. Как объяснить принцип работы механизмов ребенку 8-10 лет. Сегодня рассмотрим работу простейшего механизма: рычага. Наверное не каждый взрослый знает, что рычаги бывают 1,2 и 3-го рода. Как отличить? Тем более объяснить школьнику, не изучавшему пока курс физики. Хочу привести пример, с помощью каких простейших устройств можно рассказать как работает и чем отличается каждый из приведенных мной рычагов.

Посмотрите на рисунок и скажите, чем отличаются изображенные рычаги?

Примеры рычагов: гвоздодер, тачка и метла.

Где в этих примерах расположены точки нагрузки, приложения усилия относительно точки опоры.

Про тачку – нагрузкой является груз, а усилие прикладывает человек на рукоятки тачки.

Про гвоздодер — нагрузкой является вытаскиваемый гвоздь, а усилие прикладывается на край рукоятки молотка.

Про метлу — нагрузкой является мусор, а усилие прикладывается на середину ручки метлы.

Рычаг первого рода . Точки приложения сил находятся по разные стороны от точки опоры. Усилие приложено к длинному плечу рычага.

Рычаг второго рода . Точки приложения сил находятся по одну сторону от точки опоры. Усилие приложено к длинному плечу рычага.

Рычаг третьего рода . Точки приложения сил находятся по одну сторону от точки опоры. Усилие приложено к короткому плечу рычага.

Я думаю, что после таких примеров ребенок запомнит, и правильно применит в своем устройстве необходимый рычаг. А главное сможет их различать. Если Вам понравилась моя статья, ставьте лайки. До новых встреч.

Школьный проект «Простые механизмы в быту»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №131

«Простые механизмы в быту»

Тип проекта: творческий

А втор проекта: Овсянников Антон

Научный руководитель проекта: Цветкова Т. Ю.

2017-2018 учебный год

1. Виды простых механизмов применяемых в быту……………………………………….6

4. Применение комбинированных механизмов в быту……………………………………16
5 .Заключение………………………………………………………………………………. 17

1.расширить знания о простых механизмах;

2.узнать какие из них применяют в быту.

1. изучить литературу по данной теме

2. уметь находить простые механизмы быту, уметь применять

Объект изучения: простые механизмы

— работа с литературными источниками;

Уже в далекие времена у людей возникла необходимость иметь приспособления, позволяющие получить выигрыш в силе. Иными словами, приспособления, благодаря которым можно поднимать грузы, которые без них нельзя сдвинуть с места.

Приспособления, увеличивающие силу или изменяющие ее направление, получили название механизмы . Чтобы облегчить свой труд, то есть получить выигрыш в силе, человек изобрел, создал и начал использовать в быту такие простые механизмы , как рычаг, блок, коловорот, наклонную плоскость , клин, винт , колесо и другие.

Актуальность работы заключается в том, что позволяет мне расширить знания о простых механизмах, умение видеть их в окружающем мире и применять для получения выигрыша в силе.

Я надеюсь, что с помощью собранного мной материала я смогу:

1.углубить знания о применении простых механизмов в быту;

2. окажу помощь учителю физики и смогу выступить перед учащимися 7 класса

при изучении темы: «Простые механизмы».

1. Виды простых механизмов применяемых в быту

Выделяют шесть простых механизмов, из которых 4 являются разновидностью двух основных.

И его разновидность:

И ее разновидность :

Сила человека ограничена. Поэтому он часто применяет устройства (или приспособления), позволяющие преобразовать его силу в силу, существенно большую. Примером подобного приспособления является рычаг.

Рычаг является одним из самых простых и востребованных в быту механизмов, созданных человеком . Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить ножницы для резки бумаги, ножницы для резки металла, кусачки.

Плоскогубцы, чашечные весы, гаечный ключ, лопата, пила, грабли, метла, коса, серп.

В качестве рычага могут быть использованы лом, стиплер, ручка водяного крана, карандаш, рычаг переключения коробки передач в автомобиле. А так же тачка, ручка швейной машины, дверь, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино, удочка, гаечный ключ, открывалка, весло, детские качели, гвоздодер.

Без рычага не обойтись при строительных работах, при ремонте различных механизмов и даже при езде на автомобиле. И таких повседневных бытовых примеров можно привести бесконечное множество.

Если человек своими силами не может применить силу тяжести данного предмета, то при помощи рычага ему это будет сделать намного проще.

Рычаг является одним из самых простых и востребованных в быту механизмов, созданных человеком.

Блок – устройство в форме колеса с желобом, по которому пропускают веревку или трос. Блоки применяются в грузоподъемных устройствах.

Неподвижный блок — блок, ось которого закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается . Неподвижный блок позволяет менять направление действия силы.

Подвижный блок — это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом. Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.

Подвижные и неподвижные блоки широко используются в передаточных механизмах автомобилей? Кроме этого, блоки используются строителями для подъёма больших и малых грузов (ну или самих себя). Например, при ремонте внешних фасадов зданий, строители часто работают в люльке, которая может перемещаться между этажами. По завершении работы на этаже, рабочие достаточно быстро могут передвинуть люльку на этаж выше, используя при этом лишь собственную силу). Блоки получили такое широкое распространение из-за простоты их сборки и удобства работы с ними.

Блоки применяются в грузоподъемных устройствах

Ворот состоит из барабана, вращаемого рукояткой или двигателем и из цепи, наматываемой на барабан.

Примером ворота, дающего выигрыш в силе, могут служить: рулевое колесо автомобиля, отвертка, штурвал судна, шлифовальная машина, циркулярная пила, велосипед (педали, вращающие звездочку),

Наклонная плоскость — простой механизм, представляющий собой плоскость, расположенную под углом к горизонту. Наклонную плоскость – применяют для перемещения (вкатывания или втаскивания) тяжёлых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия.

Лестница, экскалатор, пандусы, конвейер

3.1 Клин
Клин — простой механизм в виде призмы, рабочие поверхности которого сходятся

под острым Клин предназначен для раскалывания прочных предметов. Его вгоняют в щели между деталями, чтобы создать большую силу давления одной детали на другую и тем самым увеличить силу трения между ними, что обеспечит их надёжное сцепление углом.

Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях, как топор, лопата зубило, копьё, гвоздь, нож, игла, и других