Урок 1-2 Тема: Прості механізми. Мета

Скачати 279.38 Kb.

Назва	Урок 1-2 Тема: Прості механізми. Мета
Сторінка	3/4
Дата	05.11.2013
Розмір	279.38 Kb.
Тип	Урок

bibl.com.ua > Інформатика > Урок

1 2 3 4

Урок 3

Тема: Лабораторна робота "З'ясування умови рівноваги важеля". Розв'язування х задач.

Мета: Перевірити на досліді правило важеля. Навчити учнів застосовувати правило моментів при розв'язуванні задач з статики.

Обладнання: Важіль на штативі, набір тягарців, лінійка, динамометр.
Перевірка домашнього завдання проводиться методом фронтального опитування учнів і перевіркою записів в їх зошитах.

1. Що називають плечем сили? плечем важеля? за яких умов плече сили дорівнює плечу важеля?

Яка умова рівноваги важеля?
Що називають моментом сили?
В яких одиницях вимірюється момент сили?

5. Коли момент сили додатній? від'ємний?

6. Як формулюється правило моментів?

7. Наведіть приклади проявів важелів в живій природі?
Розділ фізики в якому вивчається рівновага тіл називається статикою. Щоб тіло перебувало в рівновазі (не рухалось) потрібно, щоб сума всіх сил, що діють на тіло, дорівнювала нулю. Однак якщо буде задовільнятись лише ця умова то тіло буде мати можливість повертатись (якщо воно має вісь обертання - важіль). Тому для тіла що має вісь обертання необхідною умовою рівноваги сил є ще й рівновага моментів сил. Сума моментів сил що діють на тіло повинна дорівнювати нулю (з урахуванням знаків моментів). При розв'язуванні задач на статику необхідно враховувати вагу всіх точок тіла. Неоднорідне розміщення речовини буде створювати додаткові моменти сил. Якщо важіль однорідний і вісь обертання проходить через його центр, то момент створюваний силою тяжіння рівний нулю і його можна не враховувати. В цьому випадку важіль повинен займати горизонтальне положення. Якщо плечі важеля неоднакові то положення важеля не буде горизонтальним - в цьому випадку момент сили тяжіння не дорівнює нулю – важіль - не зрівноважений.

Після проведення інструктажу по правилах поводження з приладами при виконанні лабораторної роботи, учні записують тему і хід виконання роботи в зошити і приступають до її виконання.
Хід роботи.

1. Закріпити важіль на штативі і зрівноважити його (викручуючи або вкручуючи гвинти на кінцях важеля).

2. Підвісити на лівій частині важеля два тягарці (F₁).

3. Пересуваючи тягарець, який причіплюємо (F₂) справа, добиваємось рівноваги важеля. Вимірюємо довжину плеч обох сил.

4. Знаходимо дослідним шляхом точку в якій потрібно справа підвісити два тягарці (F₂), щоб важіль перебував в рівновазі. Вимірюємо плечі сил.

5. Знаходимо величину плеча, де потрібно справа підвісити три тягарці (F₂), щоб важіль перебував в рівновазі.

Знаючи, що кожен тягарець важить 1Н, запишіть дані вимірювань і обчислень в таблицю.

№ п/п	F₁ (Н)	L₁ (м)	M₁=F₁·L₁ (Н·м)	F₂ (Н)	L₂ (м)	M₂=F₂·L₂ (Н·м)	F₁/F₂	L₂/L₁
1	2
2	2
3	2

Зробити висновок із отриманих результатів.

6. Перевірити правило моментів для кількох сил. Зліва в одній точці підвісити два тягарці. Справа тягарці по 1 Н розмістити в трьох точках так щоб важіль перебував в рівновазі. Виміряти плечі сил. Знайти суму моментів всіх сил. Перевірити правило моментів.

7. Перевірити чи справджується правило моментів для важеля другого роду. Для цього зліва підвісити три тягарці. Зліва знайти точку в якій потрібно під’єднати динамометр, щоб важіль перебував в рівновазі. Виміряти сили і плечі сил. Перевірити співвідношення: М₁ = М₂.

Завдання додому. Задачі із збірника задач.

Урок 4

Тема: Застосування закону рівноваги важеля до блока. Види блоків і їх застосування.

Мета: Ознайомити учнів з основними елементами блока. Пояснити способи їх застосування.

Обладнання: модель рухомого і нерухомого блоків, поліспаст, таблиці.
Перевірка розв’язання учнями домашніх завдань.

Повторення опорних понять.

Яка умова рівноваги важеля?
Що називають плечем сили?
Який важіль називають рівноплечим?
Яке співвідношення між силами що діють на важіль і величинами їх переміщень? Швидкостями?
Де використовуються важелі?
Який важіль називають важелем першого роду? другого роду?

Одним із різновидностей важеля є блок. Блок це колесо з жолобом (щоб не сповзала вірьовка) закріплене в обоймі. По жолобу блока пропускають вірьовку, трос або ланцюг. Здебільшо блоки використовують під час переміщення вантажів. Нерухомий блок – це блок вісь обертання якого не переміщується під час піднімання вантажу. Рухомий блок – це блок вісь обертання якого переміщується разом з переміщенням вантажу. (Під час пояснення вчитель демонструє блоки і їх дію).

Малюнок 1. Малюнок 2.

Нерухомий блок (Мал.1) можна розглядати як рівноплечий важіль в якого плечі сил (АО і ОВ) дорівнюють радіусу колеса (R). Такий блок не дає виграшу в силі (P = F), але дає можливість змінювати напрям сили (від 0 до 180º). Величини переміщень сили і вантажу однакові. Однакова також швидкість руху сили і вантажу.

Рухомий блок (Мал.2) можна розглядати як важіль другого роду, плечі сил якого відносяться як 1:2 (ОА : ОВ). запишемо умову рівноваги важеля стосовно рухомого блока: F·2·R = P·R. Звідси F = P/2. Отже рухомий блок дає виграш в силі в два рази. (Всі пояснення супроводжуються обов’язковими демонстраціями, які підтверджують правильність пояснюваних положень).

Однак при використанні рухомого блока виграючи в два рази в силі ми в два рази програємо в шляху і швидкості. При всіх застосуваннях блоків необхідно не забувати що блоки і троси (нитки) мають певну масу і на приведення їх в дію (рух) потрібно прикласти додаткову силу, а також що між віссю обертання і блоком існує тертя. Звичайно на практиці застосовують комбінацію нерухомого і рухомого блоків. Вага рухомого блока прикладена до середини блока (плече сили дорівнює R). Сила тертя напрямлена по дотичній до обода блока (плече сили тертя для рухомого блока дорівнює 2R). Щоб підняти рухомий блок вагою Р потрібно прикласти силу: F = F_тертя + P/2. в залежності від конкретних потреб використовують різне сполучення рухомих і нерухомих блоків яке дає потрібний виграш в силі.

Мал.3 Мал.4 Мал.5

Система блоків (Мал.3) дає можливість змінювати напрям прикладеної сили (Р) з допомогою нерухомого блока з одночасним виграшем в силі в 2ⁿ раз (Р = Q/2ⁿ). Де n – кількість рухомих блоків. (В випадку показаному на малюнку виграш в силі становить 8, тому що n = 3, і Р = Q/2³ = Q/8).

Ступеневий поліспаст (Мал.4) дає виграш в силі в 4 рази (F₁ =F₂/4).

Поліспаст може мати і іншу будову (Мал.5), в цьому випадку виграш в силі теж рівний 4.

Мал.6

Мал.7

Блоки можна закріпити і на одній осі (на одній нерухомі а на другій рухомі) Мал.6 і Мал.7. Діаметр всіх блоків може бути різний (Мал.6) або однаковий (Мал.7). Виграш в силі дорівнює 2n, де n – число рухомих блоків. Для систем на Мал.6,7 виграш в силі рівний 6. (F = P/2n = P/2·3 = 6).

Збільшуючи кількість блоків можна отримати більший виграш в силі. Однак збільшення числа блоків веде до збільшення сили тертя, яка зумовлює зменшення виграшу в силі.

О
R

днією із різновидностей важеля є коловорот. Коловорот – це нерухомий блок, який обертається разом із закріпленою в ньому віссю. (Проводиться демонстрація дії коловорота). Одним із застосувань коловорота є використування його в колодязях. Коловорот дає виграш в силі в стільки разів в скільки разів довжина ручки коловорота (L) більша за його радіус (R). F = P·R/L.
Задача 1. За допомогою рухомого блока вантаж підняли на висоту 1,5м. На яку висоту при цьому витягнуто вільний кінець вірьовки?

(S_F=2 S_P = 2·1,5 м = 3 м).

Задача 2. Вантаж якої маси можна підняти за допомогою рухомого блока вага якого 20 Н, прикладаючи зусилля 210 Н до вільного кінця вірьовки.

P

_блока = 20 H (P + P_блока)/2 = F, P + 20 = 210·2, P = 420 – 20 = 400 (H).

F = 210 H P = m·g, m = P/g, g = 10 Н/кг, m = 400/10 = 40 (кг).

m

- ?

З

адача 3. Як застосувати блок щоб мати виграш у відстані?
(Потрібно силу (F) прикласти до самого блоку а не

до вірьовки. Вантаж Р пройде відстань в два рази

більшу ніж прикладена сила F).

Задача 4. Як можна з’єднати один з одним рухомі і нерухомі блоки, щоб дістати виграш в силі в чотири рази? В шість раз?

В

Мал.8

Мал.9
ідповідь. Можливі варіанти з’єднань показані на малюнках.

Для Мал.8 F = P/4. Для Мал.9 F = P/6. (Можна і так як показано на малюнках 6,7).

Закріплення матеріалу проводимо розв’язуючі задачі поданого нижче типу.

З

адача 5. Через нерухомий блок перекинуто ланцюг. В якому випадку динамометр показуватиме меншу силу при рівномірному підніманні вантажу? Чому? (В другому. Тому що в першому випадку довжина ланцюга, який потрібно піднімати більша, а ланцюг має певну масу).

З

адача 6. В якій із систем нерухомих блоків потрібно прикласти більшу силу для піднімання одного й того самого вантажу якщо тертя в кожному з блоків однакове? (В першому більшу, тому що в першому випадку більша кількість блоків, а значить і більша сила тертя).

З

адача 7. Для піднімання одного й того самого вантажу використовують дві системи блоків. Чи однакові сили потрібно прикласти в точці А, якщо тертя в кожному блоці однакове, а вага рухомого блока набагато менша від ваги вантажу? (В випадку 1 сила буде менша бо використовується рухомий блок).
З

адача 8. Який найбільший вантаж може підняти хлопчик масою 42 кг, користуючись одним рухомим і одним нерухомим блоком стоячи на поверхні Землі. (84 кг).

З

адача 9. Яку силу потрібно прикласти до троса А, щоб трос В був натягнутий із силою 4000 Н? (2000 Н).

З

адача 10. Яку силу потрібно прикласти до троса А, щоб трос В був натягнутий із силою 10 кН? (2,5 кН)

З

адача 11. З якою силою натягнуто трос А, якщо вага вантажу дорівнює 1000 Н? (4000 Н)

Задача 12. За допомогою блока піднімають вантаж, прикладаючи силу 100 Н. Визначити силу тертя, якщо вага блока дорівнює 20 Н, а вага вантажу 165 Н.

F

= 100 H F = F_тертя + (P_блока + P_{вантажу})/2; 100 = F_тертя + (20 + 165)/2;

P_блока = 20 H 100 = F_тертя + 92,5; F_тертя = 100 – 92,5 = 7,5 (H).

P_{вантажу} = 165 H

F

_тертя - ?

Задача 13. Вантаж піднімають за допомогою рухомого блока діаметр якого 5 см, а пізніше за допомогою блока діаметр якого 10 см. Чи вплине заміна блоків на виграш в силі? (Вважати блоки невагомими). (Ні)

З

адача 14. Як легше підніматися вгору: лізти по мотузці чи піднімати себе за допомогою блока (дивись малюнок)?

Р

озв’язання. Людина для піднімання прикладає мускульну силу рук (F) до правого кінця вірьовки, спричинюючи силу натягу вірьовки (T). Сила натягу лівого кінця і правого кінця однакова (вірьовка нерозтяжна). До лівого кінця вірьовки також прикладена вага людини (P) зменшена на мускульну силу рук. Отже до людини прикладено три сили: сила тяжіння, мускульна сила і сила натягу вірьовки. P = T + F; так як T = F то будемо мати: P = F + F; P = 2F; F = P/2. Отже використовуючи блок людина для підняття буде прикладати силу майже в два рази меншу за вагу тіла.
Завдання додому. Відповідні параграфи підручника.

З

1 2 3 4

Схожі:

Урок №20. Тема. Умова рівноваги важеля. Момент сили. Блок. Прості механізми ...	Урок №4 Тема. Степінь натурального числа. Розкладання натурального числа на прості множники Мета Мета: повторити знання учнів про степінь натурального числа з натуральним показником, здобутих у 5 класі, і сформувати вміння використовувати...
План-конспект уроку з природознавства 6 клас Тема уроку Мета освітня: закріпити знання учнів про прості механізми, ознайомити з поняттям «складний механізм»; визначити взаємодію простих...	Тема: Числівники кількісні й порядкові: прості, складні та складені Мета Мета: навчальна – ознайомити школярів із кількісними та порядковими: простими, складними та складеними числівниками
Урок математики Тема. Прості і складені задачі на визначення швидкості, часу, відстані. Дії над іменованими числами. Ознайомлення з назвами геометричних...	Тема. Життєвий цикл у рослин і тварин Мета Мета: сформувати поняття про життєвий цикл, показати прості й складні життєві цикли
Тема «Мова стрілок» Мета: розвинути первинне алгоритмічне мислення, вміння складати прості алгоритми за допомогою стрілок	Тема: Речення прості і складні (повторення), двоскладні і односкладні Доброго дня. Перевіряємо чи всі готові до уроку. На ваших партах повинно бути: підручник, зошит, пенал. Сьогодні ми з вами пригадаємо...
Урок-гра Тема: Електричний струм. Сила струму. Напруга. Опір провідників Мета: узагальнити та систематизувати знання з теми «Електричний струм. Сила струму. Напруга. Опір провідників»,розвивати вміння працювати...	Урок Математика, курс «Я і Україна»(Громадянська освіта),фізична культура Мета: математика: вчити учнів обчислювати площі прямокутних ділянок, розв'язувати прості і складені задачі на знаходження площі прямокутника;...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання