загрузка...


ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ФИЗИКЕ 7 класс

Работа и мощность. Энергия

Урок 58. Простые механизмы. Рычаг

Цели урока: ввести понятие «простой механизм»; выяснить условие равновесия рычага.

Оборудование: штатив; набор грузов; рычаги; блоки; динамометр.

Демонстрации: опыт по рис. 149-153 учебника.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания. Повторение пройденного

При проверке домашнего задания обратите внимание на правильное понимание мощности механизма.

Предложите ученикам ряд утверждений, спросите, какие, по их мнению, являются верными:

— Мощность характеризует быстроту выполнения работы.

— Мощность показывает, какая работа производится в единицу времени.

— Мощность определяется работой и временем, за которое эта работа была совершена.

— Чем меньше работа, выполняемая за одну секунду, тем меньше развивается мощность.

— Чем меньше работа, выполняемая за определенный отрезок времени, тем меньше развивается мощность.

— Чем больше затрачивается времени на выполнение определенной, тем меньше развивается мощность.

Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Чтобы вычислить мощность, надо...

А. Работу умножить на время, за которое совершена эта работа.

Б. Время, за которое совершена работа, разделить на эту работу.

В. Работу разделить на время, за которое совершена работа.

2. Кто развивает большую мощность:

1) медленно поднимающийся по лестнице человек;

2) спортсмен той же массы, совершающий прыжок с шестом?

А. Первый.

Б. Второй.

В. У обоих мощность одинаковая.

3. Какую работу совершает двигатель мощностью 600 Вт за 30 с?

А. 0,05 Дж.

Б. 20 Дж.

В. 30 Дж.

Г. 600 Дж.

Д. 18 000 Дж.

4. Какое время должен работать электродвигатель мощностью 0,25 кВт, чтобы совершить работу 1000 Дж?

А. 0,25 с.

Б. 4 с.

В. 250 с.

Г. 400 с.

Д. 250 000 с.

5. Трактор при пахоте, имея силу тяги 6 кН, двигается со скоростью 1,5 м/с. Какова мощность трактора?

А. 4 Вт.

Б. 9. Вт.

В. 0,25 Вт.

Г. 9000 Вт.

Д. 4000 Вт.

Ответы. 1. В 2. Б 3. Д 4. Б 5. Г

Вариант 2

1. Единицей мощности в Международной системе является...

А. Ньютон.

Б. Ватт.

В. Секунда.

Г. Лошадиная сила.

Д. Джоуль.

2. Два мальчика наперегонки взбегали по лестнице и одновременно поднялись на второй этаж дома. Масса первого мальчика меньше массы второго. Одинаковую ли мощность они развили при этом?

А. Мощности обоих мальчиков одинаковы.

Б. Мощность первого мальчика больше мощности второго.

В. Мощность второго мальчика больше мощности первого.

3. Двигатель за 25 с совершает работу 1000 Дж. Какова его мощность?

А. 25 000 Вт.

Б. 24 Вт.

В. 1000 Вт.

Г. 40 Вт.

Д. 0, 025 Вт.

4. Какую мощность совершает подъемник за 30 с, если его мощность 0,15 кВт?

А. 0,2 Дж.

Б. 4,5 Дж.

В. 50 Дж.

Г. 200 Дж.

Д. 4500 Дж.

5. С какой скоростью двигается велосипедист, прикладывая силу 200 Н и развивая мощность 0,8 кВт?

А. 4 м/с.

Б. 0,25 м/с.

В. 160 м/с.

Г. 0,004 м/с.

Д. 160 000 м/с.

Ответы. 1. Б 2. В 3. Г 4. Д 5. А

II. Изучение нового материала

Переходя к изложению основного материала, следует отметить, что физические возможности человека ограничены, поэтому с давних времен человек часто использовал устройства, которые способны преобразовать силу человека в значительно большую силу.

Среди простых механизмов выделяют рычаг и его разновидности — блок, ворот; и наклонную плоскость и ее виды - клин, винт.

Рычаг - твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. На практике роль рычага могут играть стержень, доска, лом и другие предметы.

Различают два вида рычагов:

У рычага 1-го рода точка опоры располагается между линиями действия приложенных сил (см. рис. 47 учебника), а у рычага 2-го рода она располагается по одну сторону от них (рис. 48 учебника).

Рычаг позволяет получить выигрыш в силе. В III в. д.н.э. Архимед открыл правило, по которому находят этот выигрыш в силе.

Пусть на рычаге сила справа в 2 раза больше силы слева. Чтобы меньшей силой уравновесить большую, нужно увеличить расстояние от точки опоры до линии действия меньшей силы (см. рис. 49 учебника).

Под плечом силы /понимают расстояние от линии действия силы до точки опоры.

На опыте мы убеждаемся, что если плечо l1 будет в 2 раза меньше l2, то рычаг будет находиться в равновесии.

Выигрыш в силе получаемый с помощью рычага определяется отношением плеч приложенных сил. Это — правило моментов.

Для условия равновесия имеем:

Согласно (1) рычаг находится в равновесии, если отношение сил обратно пропорционально отношению плеч сил.

Теоретически, согласно (1) можно получить сколь угодно большой выигрыш в силе, но в реальности этого не бывает. Длина большего плеча ограничена, рычаг имеет определенный вес и т. д.

Многие области человеческой деятельности не обходятся без применения рычага. Это — строительство, конструкции отдельных устройств и механизмов (ножницы, весы и т. д.).

III. Демонстрация работы рычагов

В заключение следует провести демонстрации работы рычагов, наклонных плоскостей, различных блоков.

Домашнее задание § 55-56; вопросы к параграфу; задачи №№ 734-738.

Задачи повышенной трудности:

1. На концах рычага действуют силы 2 Н и 18 H. Длина рычага 1 м. Где находится точка опоры, если рычаг в равновесии?

2. Стержень, на одном конце которого подвешен груз весом 120 Н, находится в равновесии в горизонтальном положении, если его подпереть на расстоянии 1/5 длины стержня от груза. Чему равен вес стержня?

Домашние опыты: изучение равновесия рычага

1. Возьмите карандаш, линейку и три-четыре одинаковые старательные резинки.

2. Положите линейку на карандаш так, чтобы она опиралась точно посередине и лежала горизонтально.

3. Положите на расстоянии 10 см от карандаша резинку. Убедитесь, что для равновесия линейки, вторую резинку нужно положить также на расстоянии 10 см по другую сторону от карандаша.

4. На одну из резинок положите еще одну. Убедитесь, что для равновесия линейки, теперь необходимо вдвое уменьшить расстояние этих двух резинок до карандаша.

Дополнительный материал

Архимед (около 287-212 г. до н.э.)

Величайший математик, физик и инженер древности. Архимед вычислил объем и площадь поверхности шара и его частей, цилиндра и тел, образованных вращением эллипса, гиперболы и параболы. Он впервые со значительной точностью вычислил отношение длины окружности к ее диаметру.

Архимед был не только математиком и физиком, он был и одним из крупнейших инженеров своего времени. В механике им были установлены законы рычага, условия плавания тел («закон Архимеда»), законы сложения параллельных сил.

Архимед изобрел машину «улитку» для полива полей и водоподъемный винт (сегодня его можно встретить в современных мясорубках). Архимед предложил использовать системы рычагов и блоков для поднятия больших грузов, изобрел военные метательные машины, успешно действовавшие во время осады его родного города Сиракуз.

Рычаг Архимеда

Может ли человек удержать на весу 100 тонн, можно ли рукой расплющить железо, может ли ребенок оказать противодействие силачу? Да, могут.

Автомашину массой в несколько тонн шофер легко приподнимает при помощи домкрата. Домкрат — это тот же рычаг, который дает выигрыш в силе примерно в 40-50 раз. Ножницы, плоскогубцы, клещи, кусачки и многие другие инструменты — все это рычаги.

Сдвигая колечки ножниц или ручки кусачек, взрослый человек действует обычно с силой в 40-50 H. Так как одно плечо может превысить другое раз в 20, то оказывается, что мы способны «вгрызаться в металл» с силой в 1000 H. И это при помощи столь несложного инструмента!

Утверждают, что великий ученый Архимед как-то писал сиракузскому царю Гиерону: «Если бы была другая Земля, я перешел бы на нее и сдвинул бы нашу Землю».

Но давайте пофантазируем: предположим, что великий Архимед получил заветную точку опоры и построил крепчайший рычаг. Масса Земли равна 6 · 1024 кг, средний человек поднимает штангу в 60 кг, тогда, чтобы сдвинуть Землю всего на 1 мм, Архимеду пришлось бы проделать путь в 1017 км! Этот анекдотический пример показывает масштабы «проигрыша в пути» при работе рычага.






загрузка...
загрузка...