Коефіцієнт корисної дії механізмів. “Золоте правило” механіки

Мета: підготувати учнів до вивчення закону збереження і перетворення механічної роботи; переконати учнів, що жоден простий механізм не дає виграшу в роботі; розвивати систематичність і послідовність мислення; виховувати інтерес до вивчення фізики.

Тип уроку: комбінований.

Унаочнення: підіймання бруска з важками по похилій площині; зміна дії сили та пройденого шляху за допомогою важеля і блока.

Обладнання: важіль, блок, похила площина, бруски, візок, важки, динамометр.

Очікувані результати

Після уроку

учні:

– будуть знати “золоте правило механіки”, поняття ККД;

– навчаться застосовувати закон збереження та перетворення механічної енергіє стосовно простих механізмів.

ХІД УРОКУ

І. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ

Самостійна робота

 Коефіцієнт корисної дії механізмів. Золоте правило механіки

На рисунку зображено важіль, який має вісь обертання в точці O. Тіло якої маси потрібно підвісити в точці B для того, щоб важіль перебував у рівновазі?

II. ВИКЛАДАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Вантаж масою 400 г підвішують до гачка

динамометра і звертають увагу учнів на те, що динамометр показує силу 4 Н. Підвісимо тепер цей вантаж до гачка рухомого блока так, щоб нитки з обох боків були паралельними. Відмічаємо, що динамометр показує значення сили 2 Н. Формулюємо гіпотезу, що, використавши рухомий блок, можна виграти в роботі.

Для перевірки гіпотези ставимо завдання обчислити роботу, яка буде виконана під час підняття вантажу на 20 см без блока і з блоком. У першому випадку сила, прикладена до важка, діятиме на шляху 20 см. Отже, виконана робота буде рівною 0,8 Дж. У другому випадку під час підняття вантажу на таку саму висоту сила діятиме вже на шляху 40 см. Робота, виконана силою в цьому випадку, дорівнюватиме також 0,8 Дж. Робимо висновок, що, використавши рухомий блок для зменшення сили, ми програли в шляху. Таким чином, виграти в роботі, використавши простий механізм, неможливо.

Жодний з механізмів не дає виграшу в роботі. У скільки разів виграємо в силі, у стільки ж разів програємо у відстані.

З позицій наведених міркувань вводимо поняття коефіцієнта корисної дії.

Відношення корисної роботи до повної роботи називають Коефіцієнтом корисної дії механізму. Скорочено ККД  Коефіцієнт корисної дії механізмів. Золоте правило механіки

Для ілюстрування означення можна використати демонстрацію з важелем, а також підняття бруска з важками по похилій площині. На основі цієї демонстрації складаємо і розв’язуємо задачу.

III. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

По похилій площині рівномірно переміщують брусок, прикладаючи силу тяги 0,5 Н. Висота похилої площини 12 см, а її довжина 50 см, сила тяжіння, яка діє на брусок, дорівнює 1,2 Н. Обчисліть ККД похилої площини за цих умов.

ІV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати відповідний параграф підручника, виконати задачі та вправи до параграфа.

Підготуватися до лабораторної роботи № 12 “Визначення ККД похилої площини” та опрацювати питання інструкції до лабораторної роботи.




Коефіцієнт корисної дії механізмів. “Золоте правило” механіки