РОЗДІЛ III
МЕХАНІЧНА РОБОТА. ЕНЕРГІЯ
УРОК № 5/39
Тема уроку. Рухомий і нерухомий блоки. “Золоте правило” механіки
Тип уроку: засвоєння нових знань.
Мета уроку: продовжити знайомити учнів із простими механізмами та їхнім застосуванням; сформулювати “золоте правило” механіки і показати практичне його використання; формувати вміння спостерігати та аналізувати фізичні процеси.
Обладнання: рухомий і нерухомий блоки, тягарці, демонстраційний динамометр, похила площина.
План уроку
Етапи | Час | Прийоми і методи |
I. Перевірка домашнього завдання | 5 хв. | Усне опитування; записи на дошці |
II. Актуалізація опорних знань | 10 хв. | Питання класу; розв’язування задач; записи на дошці й у зошитах |
III. Вивчення нового матеріалу | 10-15 хв. | Бесіда; демонстрації; перегляд кінофільму; записи у зошиті; розв’язування задач; робота з підручником |
IV. Закріплення нового матеріалу | 10-15 хв. | Розв’язування задач |
V. | 1-2 хв. | Коментар учителя; записи на дошці й у щоденниках |
Хід уроку
I. Перевірка домашнього завдання
Проводиться у письмовій (розв’язання задач на дошці) та усній (питання після параграфа підручника) формах.
II. Актуалізація опорних знань
Питання класу
– Чому дверну ручку прикріплюють біля краю дверей, а не посередині?
– Чому розламати сірник навпіл досить легко, а шматочки, що вийшли, розламати ще раз складно?
– Чому для різання паперу застосовують ножиці з довгими лезами, але короткими ручками, а для різання металу, навпаки, з короткими лезами і довгими ручками?
– Як легше розрізати цупкий картон – розміщаючи його ближче до кінців чи ближче до середини ножиців? Чому?
– Чому важку бочку легше закотити у вантажівку по дошці, ніж підняти?
Розв’язування задач
Задача 1. Покажіть на рис. 1 плечі сил важеля.
Задача 2. На кінцях важеля діють сили 40 і 240 Н, відстань від точки опори до точки прикладання меншої сили дорівнює 6 см. Визначте довжину важеля, якщо важіль перебуває у рівновазі.
III. Вивчення нового матеріалу
Бесіда
Різновидом важеля є блок. Блок являє собою колесо із жолобом, по якому пропускають мотузку, трос або ланцюг. Розрізняють нерухомий і рухомий блоки. Нерухомий блок при підйомі вантажу сам не піднімається й не опускається, тому що його вісь закріплена.
Демонстрація 1. До нерухомого блоку прикріплюється тягарець відомої маси, вільний кінець мотузки тягнуть за допомогою динамометра, фіксують показання динамометра.
Питання класу
– Чи дає виграш у силі нерухомий блок? (Ні, на досліді ми переконалися в цьому.)
– Як математично довести це?
На дошці виконується рис. 2. OA = OB = r, отже, нерухомий блок являє собою рівноплечий важіль, а за допомогою такого важеля не можна одержати виграш у силі.
Питання класу: Для чого ж тоді потрібен такий механізм? (Ним зручно користуватись при підйомі вантажу, тому що він дозволяє змінювати напрямок дії сили.) Цей висновок записується у зошит.
Демонстрація 2. Повторюється демонстрація 1, тільки тепер тягарець піднімають за допомогою рухомого блоку.
Питання класу: Чи одержуємо ми виграш у силі в цьому випадку? У скільки разів? Як довести це?
Запис у зошит: Рухомий блок дає виграш у силі в 2 рази.
Зазвичай на практиці застосовують комбінацію нерухомого блоку з рухомим. Учні розглядають рисунок у підручнику і пояснюють переваги такого пристрою. Потім розв’язують наступну задачу.
Задача. Учень, вимірявши за допомогою динамометра силу натягу мотузки (рис. 3), встановив, що вона дорівнює 12 Н. Чи відповідають ці дані теоретичним розрахункам, і якщо не відповідають, то чому?
Перегляд кінофільму “Прості механізми в природі й техніці”
Отже, прості механізми дають нам виграш у силі. А чи одержуємо ми виграш у роботі, використовуючи прості механізми?
Питання класу: Яку фізичну величину нам необхідно ще знати, щоб визначити виконану роботу? (Пройдений тілом шлях.)
Демонстрація 3. Рух тягарця по похилій площині.
Висновок. Виграючи у силі, ми програємо у відстані.
Цей же висновок стосується всіх простих механізмів. Зверніть увагу на те, що точки прикладання сил на кінцях важеля проходять різні відстані. Ця ж закономірність спостерігається й у рухомому блоці.
Висновок (запис у зошит). Жоден простий механізм не дає виграшу в роботі: у скільки разів виграємо в силі, у стільки разів програємо у відстані – “золоте правило” механіки.
IV. Закріплення нового матеріалу
Розв’язування задач
Задача 1. За допомогою рухомого блоку вантаж підняли на висоту 2 м. На яку довжину при цьому був витягнутий вільний кінець мотузки? (Відповідь: l = 4 м.)
Задача 2. Робітник за допомогою рухомого блоку підняв вантаж на висоту 5 м, прикладаючи до вільного кінця мотузки силу 200 Н. Яку роботу він виконав? (Відповідь: A = F – l2 = 200 Н – 10 м = 2000 Дж.)
Задача 3. Яка маса вантажу, який можна підняти за допомогою рухомого блоку, прикладаючи до вільного кінця мотузки зусилля 210 Н, якщо вага блоку 20 Н? Тертя не враховувати.
V. Домашнє завдання
[1]: § 16, впр. № 16; § 31, впр. № 31.
[2]: § 11 (п. 3, 4); § 19.
[3]: СР – задачі 14.1; 14.3; 14.4; 25.1; 25.2;
ДР – задачі 14.8; 14.9; 14.11; 25.8; 25.9;
ВР – задачі 14.13; 14.15; 14.19; 25.13; 25.14.
Творче завдання. Виготовити модель механізму, що поєднує у собі важіль із рухомим блоком, за допомогою якого можна одержати виграш у силі у 8 разів. (Розв’язання див. на рис. 4.)
Скарбничка цікавих фактів
O Секрети похилої площини
Виграш у силі похилої площини залежить від кута нахилу до горизонту. Приміром, при куті нахилу 30° доведеться прикладати силу в 2 рази меншу, ніж вага вантажу, при 45° – силу, що дорівнює 70 % від реальної ваги, при 60° – 90 %.
O Криничний журавель родом із Єгипту
Розповсюджений в українських селах криничний журавель – родом із Давнього Єгипту. У Єгипті це пристосування називалося “шадуф”. Таким чином, єгиптянам ще в давні часи був знайомий не рівноплечий важіль.
(2 votes, average: 3,00 out of 5)