Як можна змінювати силу. Важіль. Момент сили

Тема: Як можна змінювати силу. Важіль. Момент сили.
Мета: Сформувавши поняття про прості механізми, про важіль як різновид таких механізмів, про момент сил. Навчитися розпізнавати прості механізми. Знати сферу їх застосування. Навчитися визначати плече сили, розрахувавши виграш в силі, на момент її дії.
Тип уроку: Урок засвоєння нових знань.
Обладнання: Штатив (2 шт.), динамометр (2 шт.), важіль, набір тягарців масою по 102 г, блок, похила площина, гвинт, ножиці,     пласкогубці, епідіапроектор.
Структура і зміст уроку.
    1. Організаційна частина. (Привітання, відмічання відсутніх)   
    2. Перевірка домашнього завдання.
    Методом фронтального опитування виясняю якість засвоєння учнями матеріалу попередньої теми.
    Запитання до класу:
a)    Уявіть, що на Землі на одну хвилину зникла сила тертя. Які зміни ми моглиб з вами спостерігати?
b)    Чому виникає сила тертя між рухомими тілами?
c)    Яка природа сил тертя?
d)    Які види тертя ви занаєте?
e)    Порівняйте сили тертя кочення і ковзання.
f)    Як збільшуюють тертя?
g)    Як зменшують тертя?
3. Аналіз і оцінювання домашнього завдання.
4. Пояснення нового матеріалу.
    Вивчаючи силу, ми звами говорили, що зміна стану тіла відбувається під час взаємодії тіл. цікаво, а якщо між взаємодіючими тілами поставити, якесь тіло, то чи буде передаватись через нього дія? Виявляється що буде. Дійсно збиваючи підшипник з валу, використовують дерев’яний брусок. Коли молотком вдаряють по бруску, то брусок передає дію молотка підшипнику. Тепловоз, тягнучи потяг, взаємодіє лише з поршим валоком, але всі валоки при цьому рухаються. Дія вогонів і тепловоза передається через низку проміжних вагонів.
    Отже, взаємодія між тілами можлива через низку інших тіл.
    Але цікаво, чи змінюється сила під час такої взаємодії? Щоб дати відповідь на це запитання виконаємо дослід.
    Демонстрація 1. Демонструю дослід в підручнику Є.В. Коршака, фізика 7 (мал 3,46: ст. 79)
    Так як стержень (важіль) легкий, його вагою знехтуємо. підвісивши 4 тягарці масою по 102 г (1 Н) посередині стержня, динамометри покажуть силу по 2 Н.
    Запитання до класу: Який висновок можна зробити з цього досліду:
Відповідь: Вага тіла 4 Н поділилась під час взаємодії з динамометрами на дві рівні частини - по 2 Н.
    Демонстрація 2. Тепер точку підвісу перемістимо вправо так, щоб вона ділила стержень у відношенні 1:3 (мал. 3.47, стор. 80). Динамометри показують: правий - 3 Н, лівий - 1Н.
    Запитання до класу: Який висновок зробимо з цього?
Відповідь: Покази динамометрів змінилися у відношенні 3:1.
    Запитання до класу: А чи можна поділити силу на будь-які довільні точки?
Відповідь: Можна.
    Висновок: Отже, використовуючи при взаємодії тіл проміжне тіло, силу можна ділити на довільні частини.
    Демонстрація 3. Демонструю дослід (мал. 3.48 ст. 80).
Через стержень, закріплений рухомо посередені штатива тягарець вагою 1 Н діє на динамометр.
    Запитання до класу: Що показує динамометр?
Відповідь: 2 Н.
    Запитання до класу: Чи бачили ви зміну дії тягарця на динамометр?
Відповідь: Змінився напрямок дії сили.
    Висновок: Напрямок дії сили можна змінювати використовуючи     проміжні тіла.
Даю означення простих механізмів:
    Пристрої, які дають змогу змінювати, як значення, так і напрямок дії сили називають простими механізмами.
    До простих механізмів відносять: важелі(пласкогубці, ножниці, кусачки), блоки, похилі пложини. Демонструю. Різновиди простих механізмів.
    Найпростіший важіль- це дерев’яний, або металевий стержень,     вільно обертається навколо якоїсь нерухомої опори. його     призначення - змінювати значення і напрямок дії сили.
    Через епідіаскоп демонструю на екран (мал. 3.49 ст. 81).
    Розглянемо більш детально важіль.
    Цифрами зображено: 1, 4 - точки прикладання сил; 5- вісь обертання; 3,7 - лінії дії сил.
    Перпендикуляр проведений від лінії дії сили до точки обертання     називають плечем сили - l1, l2.
    Під дією сил важіль може обертатися, або бути в стані спокою.     Нерухомий важіль, на який діє декілька сил називають     зрівноваженим.
    З’ясовуємо за яких умов важіль може бути зрівноваженим, провівши досліди (мал. 3.50 а і б).
    Демонструю дослід а. Робимо висновок. Якщо сили, що діють на важіль рівні F1=F2 s gktxs hsdys AO=OB, то важіль перебуває в рівновазі.
    Демонструю дослід б. Робимо висновок. Збільшивши силу на одному з плеч важеля в два рази, щоб не порушити рівноваги, ми змушені зменшити плече також в два рази.
    Отже, F1/ F2=1Н/2Н;    АО/Ос=10 см/5 см=3/1;
Звідси F1/ F2=l2/l1 (1)
    Висновок: Важіль перебуває в рівновазі, якщо плечі сил обернено пропорційні значенням сил, що діють на плече. З формули (1) отримаємо: F1 l1 = F2l2
    Добуток сили на плече називають моментом сил:
М=F*l
    де М - момент сили. Він вимірюється в [Н*м]
    5. Розв’язування вправ.
    Вправа 1. Використовуючи пристрій з одним відомим вантажем 1     Н (ма. 3.50), а іншим невідомим в межах 0,2 - 4 Н зрівноважити     важіль. Вимірявши межі, визначити вагу невідомого вантажу.
    Визиваю учня до дошки, котрий самостійно зрівноважує важіль,  проводить вимірювання і розв’язує вправу.
Дано:
P2-?                                  Так, як F=P, то P1/ P2= l2/l1

P1= 1 Н    F1/ F2=l2/l1        P2= P1 l1/ l2
l1=a       
l2=б


Підставляємо значення і отримаємо результат.
    Вправа 2. (ст. 83, перша вправа). Самостійно.
    6. Якщо в учнів не виникає запитань по вправі і вивченому на уроці     матеріалу - проводжу закріплення, використовуючи запитання     після параграфу (ст. 83).
    7. Аналіз роботи учнів на уроці. Оцінювання знань.
    8. Домашнє завдання § 26, 27. Врава 2 ст. 83.