Ποια είναι η κατάσταση ισορροπίας για το μοχλό. Εφαρμογή του νόμου της ισορροπίας του μοχλού στο μπλοκ: ο χρυσός κανόνας της μηχανικής. V. Στάδιο εμπέδωσης νέας γνώσης

Ο μοχλός είναι ένα άκαμπτο σώμα που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από ένα σταθερό σημείο.

Το σταθερό σημείο ονομάζεται υπομόχλιο.

Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα μοχλού είναι μια κούνια (Εικ. 25.1).

Όταν δύο άνθρωποι σε μια κούνια ισορροπούν μεταξύ τους;Ας ξεκινήσουμε με τις παρατηρήσεις. Φυσικά, έχετε παρατηρήσει ότι δύο άτομα σε μια κούνια ισορροπούν μεταξύ τους αν έχουν περίπου το ίδιο βάρος και βρίσκονται περίπου την ίδια απόσταση από το υπομόχλιο (Εικ. 25.1, α).

Ρύζι. 25.1. Συνθήκη ισορροπίας τραμπάλας: α - άτομα ίσου βάρους ισορροπούν μεταξύ τους όταν κάθονται σε ίσες αποστάσεις από το υπομόχλιο. β - άτομα διαφορετικού βάρους ισορροπούν μεταξύ τους όταν ο βαρύτερος κάθεται πιο κοντά στο υπομόχλιο

Εάν αυτά τα δύο είναι πολύ διαφορετικά σε βάρος, ισορροπούν το ένα το άλλο μόνο με την προϋπόθεση ότι το βαρύτερο θα βρίσκεται πολύ πιο κοντά στο υπομόχλιο (Εικ. 25.1, β).

Ας περάσουμε τώρα από τις παρατηρήσεις στα πειράματα: ας βρούμε πειραματικά τις συνθήκες για την ισορροπία του μοχλού.

Ας βάλουμε εμπειρία

Η πείρα δείχνει ότι φορτία ίσου βάρους εξισορροπούν το μοχλό εάν αιωρούνται στην ίδια απόσταση από το υπομόχλιο (Εικ. 25.2, α).

Εάν τα φορτία έχουν διαφορετικά βάρη, τότε ο μοχλός βρίσκεται σε ισορροπία όταν το βαρύτερο φορτίο είναι τόσες φορές πιο κοντά στο υπομόχλιο, πόσες φορές το βάρος του είναι μεγαλύτερο από το βάρος του ελαφρού φορτίου (Εικ. 25.2, β, γ).

Ρύζι. 25.2. Πειράματα για την εύρεση της κατάστασης ισορροπίας του μοχλού

Συνθήκη ισορροπίας μοχλού.Η απόσταση από το υπομόχλιο μέχρι την ευθεία γραμμή κατά την οποία ενεργεί η δύναμη ονομάζεται ώμος αυτής της δύναμης. Έστω F 1 και F 2 οι δυνάμεις που ασκούνται στο μοχλό από την πλευρά των φορτίων (βλ. διαγράμματα στη δεξιά πλευρά του Σχ. 25.2). Ας υποδηλώσουμε τους ώμους αυτών των δυνάμεων ως l 1 και l 2 , αντίστοιχα. Τα πειράματά μας έδειξαν ότι ο μοχλός βρίσκεται σε ισορροπία εάν οι δυνάμεις F 1 και F 2 που εφαρμόζονται στον μοχλό τείνουν να τον περιστρέφουν σε αντίθετες κατευθύνσεις και οι μονάδες των δυνάμεων είναι αντιστρόφως ανάλογες με τους ώμους αυτών των δυνάμεων:

F 1 / F 2 \u003d l 2 / l 1.

Αυτή η συνθήκη για την ισορροπία ενός μοχλού καθιερώθηκε πειραματικά από τον Αρχιμήδη τον 3ο αιώνα π.Χ. μι.

Μπορείτε να μελετήσετε την κατάσταση ισορροπίας του μοχλού από την εμπειρία στην εργαστηριακή εργασία Νο. 11.

Ο μοχλός είναι ένα άκαμπτο σώμα που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από ένα σταθερό σημείο. Το σταθερό σημείο ονομάζεται υπομόχλιο. Η απόσταση από το υπομόχλιο μέχρι τη γραμμή δράσης της δύναμης ονομάζεται ώμοςαυτή τη δύναμη.

Κατάσταση ισορροπίας μοχλού: ο μοχλός βρίσκεται σε ισορροπία εάν οι δυνάμεις που ασκούνται στον μοχλό F1και F2τείνουν να το περιστρέφουν σε αντίθετες κατευθύνσεις και οι μονάδες δυνάμεων είναι αντιστρόφως ανάλογες με τους ώμους αυτών των δυνάμεων: F1/F2 = l 2 /l 1Αυτός ο κανόνας καθιερώθηκε από τον Αρχιμήδη. Σύμφωνα με το μύθο, αναφώνησε: Δώσε μου ένα πόδι και θα σηκώσω τη γη .

Για τον μοχλό, «χρυσός κανόνας» της μηχανικής (εάν η τριβή και η μάζα του μοχλού μπορούν να παραμεληθούν).

Εφαρμόζοντας κάποια δύναμη σε έναν μακρύ μοχλό, είναι δυνατό να σηκωθεί ένα φορτίο με το άλλο άκρο του μοχλού, το βάρος του οποίου υπερβαίνει κατά πολύ αυτή τη δύναμη. Αυτό σημαίνει ότι χρησιμοποιώντας μόχλευση, μπορείτε να κερδίσετε δύναμη. Όταν χρησιμοποιείτε μόχλευση, η αύξηση της δύναμης συνοδεύεται απαραίτητα από την ίδια απώλεια στον τρόπο.

Στιγμή δύναμης. κανόνας της στιγμής

Το γινόμενο του συντελεστή δύναμης και του βραχίονα του λέγεται στιγμή της δύναμης.M = Fl , όπου M είναι η ροπή της δύναμης, F είναι η δύναμη, l ο βραχίονας της δύναμης.

κανόνας της στιγμής: Ένας μοχλός βρίσκεται σε ισορροπία εάν το άθροισμα των ροπών των δυνάμεων που επιδιώκουν να περιστρέψουν τον μοχλό προς μία κατεύθυνση είναι ίσο με το άθροισμα των ροπών των δυνάμεων που επιδιώκουν να τον περιστρέψουν προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτός ο κανόνας ισχύει για κάθε άκαμπτο σώμα που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από έναν σταθερό άξονα.

Η ροπή της δύναμης χαρακτηρίζει την περιστροφική δράση της δύναμης. Αυτή η ενέργεια εξαρτάται τόσο από τη δύναμη όσο και από τον ώμο της. Γι' αυτό, για παράδειγμα, όταν θέλουν να ανοίξουν μια πόρτα, προσπαθούν να ασκήσουν δύναμη όσο το δυνατόν πιο μακριά από τον άξονα περιστροφής. Με τη βοήθεια μιας μικρής δύναμης δημιουργείται μια σημαντική στιγμή και η πόρτα ανοίγει. Είναι πολύ πιο δύσκολο να το ανοίξετε ασκώντας πίεση κοντά στους μεντεσέδες. Για τον ίδιο λόγο, ένα παξιμάδι ξεβιδώνεται πιο εύκολα με ένα μακρύτερο κλειδί, μια βίδα είναι πιο εύκολο να αφαιρεθεί με ένα κατσαβίδι με φαρδύτερη λαβή κ.λπ.

Η μονάδα SI της ροπής της δύναμης είναι νεοτονόμετρο (1 N*m). Αυτή είναι μια ροπή δύναμης 1 N, με ώμο 1 m.

Ενότητες: Η φυσικη

Τύπος μαθήματος:μάθημα εκμάθησης

Στόχοι μαθήματος:

• Εκπαιδευτικός:
  • εξοικείωση με τη χρήση απλών μηχανισμών στη φύση και την τεχνολογία·
  • να διαμορφώσει τις δεξιότητες ανάλυσης πηγών πληροφοριών·
  • να καθιερώσει πειραματικά τον κανόνα της ισορροπίας του μοχλού.
  • να διαμορφώσει την ικανότητα των μαθητών να διεξάγουν πειράματα (πειράματα) και να εξάγουν συμπεράσματα από αυτά.
• Ανάπτυξη:
  • να αναπτύξει την ικανότητα να παρατηρεί, να αναλύει, να συγκρίνει, να γενικεύει, να ταξινομεί, να συντάσσει διαγράμματα, να διατυπώνει συμπεράσματα για το μελετημένο υλικό.
  • ανάπτυξη γνωστικού ενδιαφέροντος, ανεξαρτησίας σκέψης και διάνοιας.
  • ανάπτυξη ικανού προφορικού λόγου.
  • αναπτύξουν πρακτικές δεξιότητες.
• Εκπαιδευτικός:
  • ηθική εκπαίδευση: αγάπη για τη φύση, αίσθηση συναδελφικής αλληλοβοήθειας, ηθική της ομαδικής εργασίας.
  • εκπαίδευση του πολιτισμού στην οργάνωση του εκπαιδευτικού έργου.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ:

• μηχανισμών
• μοχλοβραχίονας
• ώμο δύναμης
• ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ
• πύλη
• κεκλιμένο επίπεδο
• σφήνα
• βίδα

Εξοπλισμός:υπολογιστής, παρουσίαση, φυλλάδιο (κάρτες εργασίας), μοχλός σε τρίποδο, σετ βαρών, εργαστηριακό σετ με θέμα «Μηχανική, απλοί μηχανισμοί».

ΚΑΤΑ ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Ι. Οργανωτικό στάδιο

1. Χαιρετισμός.
2. Καθορισμός απουσιών.
3. Έλεγχος ετοιμότητας των μαθητών για το μάθημα.
4. Έλεγχος ετοιμότητας της τάξης για το μάθημα.
5. Οργάνωση της προσοχής .

II. Βήμα ελέγχου της εργασίας για το σπίτι

1. Αποκάλυψη του γεγονότος ότι η εργασία έγινε από όλη την τάξη.
2. Οπτικός έλεγχος εργασιών στο βιβλίο εργασίας.
3. Διαπίστωση των λόγων της μη εκπλήρωσης της εργασίας από μεμονωμένους μαθητές.
4. Ερωτήσεις για την εργασία στο σπίτι.

III. Το στάδιο προετοιμασίας των μαθητών για ενεργητική και συνειδητή αφομοίωση νέου υλικού

«Θα μπορούσα να γυρίσω τη Γη με ένα μοχλό, απλά δώσε μου ένα υπομόχλιο»

Αρχιμήδης

Μαντέψτε τους γρίφους:

1. Δύο δαχτυλίδια, δύο άκρες, και γαρίφαλα στη μέση. ( Ψαλίδια)

2. Δύο αδερφές λικνίστηκαν - αναζήτησαν την αλήθεια, και όταν την πέτυχαν, σταμάτησαν. ( Ζυγός)

3. Φιόγκοι, φιόγκοι - θα έρθουν στο σπίτι - απλωθείτε. ( Τσεκούρι)

4. Τι είδους θαυματουργός γίγαντας;
Τεντώνει το χέρι του στα σύννεφα
Κάνω δουλειά:
Βοηθά στην κατασκευή ενός σπιτιού. ( Γερανός)

- Κοιτάξτε ξανά προσεκτικά τις απαντήσεις και καλέστε τις με μια λέξη. «Εργαλείο, μηχανή» στα ελληνικά σημαίνει «μηχανισμοί».

Μηχανισμός- από την ελληνική λέξη "????v?" - εργαλείο, Κτίριο.
Αυτοκίνητο- από τη λατινική λέξη " μηχανή" – Κτίριο.

- Αποδεικνύεται ότι ένα συνηθισμένο ραβδί είναι ο απλούστερος μηχανισμός. Ποιος ξέρει πώς λέγεται;
- Ας διατυπώσουμε μαζί το θέμα του μαθήματος: ....
– Ανοίξτε τετράδια, σημειώστε την ημερομηνία και το θέμα του μαθήματος: «Απλοί μηχανισμοί. Συνθήκες ισορροπίας μοχλού.
- Ποιος είναι ο στόχος που πρέπει να βάλουμε μαζί σας σήμερα στο μάθημα ...

IV. Στάδιο αφομοίωσης νέας γνώσης

«Θα μπορούσα να γυρίσω τη Γη με ένα μοχλό, απλώς να μου δώσεις ένα υπομόχλιο» - αυτά τα λόγια, που είναι η επίγραφη του μαθήματός μας, είπε ο Αρχιμήδης πριν από περισσότερα από 2000 χρόνια. Και ο κόσμος τα θυμάται ακόμα και περνάει από στόμα σε στόμα. Γιατί; Είχε δίκιο ο Αρχιμήδης;

- Οι μοχλοί άρχισαν να χρησιμοποιούνται από τους ανθρώπους στην αρχαιότητα.
Τι πιστεύετε ότι είναι για;
- Φυσικά, για να διευκολύνω τη δουλειά.
- Ο πρώτος που χρησιμοποίησε το μοχλό ήταν ο μακρινός προϊστορικός μας πρόγονος, ο οποίος μετακινούσε βαριές πέτρες με ένα ραβδί αναζητώντας βρώσιμες ρίζες ή μικρά ζώα που κρύβονταν κάτω από τις ρίζες. Ναι, ναι, γιατί ένα συνηθισμένο ραβδί που έχει ένα υπομόχλιο γύρω από το οποίο μπορεί να περιστραφεί είναι ο πραγματικός μοχλός.
Υπάρχουν πολλά στοιχεία ότι στις αρχαίες χώρες -Βαβυλώνα, Αίγυπτο, Ελλάδα- οι οικοδόμοι χρησιμοποιούσαν ευρέως μοχλούς όταν σήκωσαν και μετέφεραν αγάλματα, κολώνες και τεράστιες πέτρες. Εκείνη την εποχή δεν ήξεραν για το νόμο του μοχλού, αλλά γνώριζαν ήδη καλά ότι ο μοχλός σε ικανά χέρια μετατρέπει ένα βαρύ φορτίο σε ελαφρύ.
Μοχλός- είναι αναπόσπαστο μέρος σχεδόν κάθε σύγχρονης μηχανής, εργαλειομηχανής, μηχανισμού. Ο εκσκαφέας σκάβει ένα χαντάκι - ο σιδερένιος «βραχίονας» του με έναν κουβά λειτουργεί ως μοχλός. Ο οδηγός αλλάζει την ταχύτητα του αυτοκινήτου χρησιμοποιώντας το μοχλό αλλαγής ταχυτήτων. Ο φαρμακοποιός κρεμάει τις σκόνες σε μια πολύ ακριβή ζυγαριά φαρμακείου, το κύριο μέρος αυτής της ζυγαριάς είναι ο μοχλός.
Σκάβοντας κρεβάτια στον κήπο, το φτυάρι στα χέρια μας γίνεται και μοχλός. Όλα τα είδη βραχίονα, λαβές και πύλες είναι όλα μοχλοί.

- Ας εξοικειωθούμε με απλούς μηχανισμούς.

Η τάξη χωρίζεται σε έξι πειραματικές ομάδες:

1ος μελετά το κεκλιμένο επίπεδο.
2ον εξετάζει το μοχλό.
Ο 3ος μελετά το μπλοκ.
Ο 4ος εξετάζει την πύλη.
5ος εξετάζει τη σφήνα.
Το 6ο εξετάζει τη βίδα.

Η εργασία εκτελείται σύμφωνα με την περιγραφή που προτείνεται σε κάθε ομάδα στην κάρτα εργασίας. ( Συνημμένο 1 )

Σχεδιάζουμε ένα διάγραμμα με βάση τις απαντήσεις των μαθητών. ( Παράρτημα 2 )

- Με ποιους μηχανισμούς εξοικειώσατε ...
Σε τι χρησιμεύουν τα απλά μηχανήματα; …

Μοχλός- ένα άκαμπτο σώμα που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από ένα σταθερό στήριγμα. Στην πράξη, ένα ραβδί, σανίδα, λοστός κ.λπ. μπορεί να παίξει το ρόλο του μοχλού.
Ο μοχλός έχει υπομόχλιο και ώμο. Ωμος- αυτή είναι η μικρότερη απόσταση από το υπομόχλιο στη γραμμή δράσης της δύναμης (δηλαδή, η κάθετη που έπεσε από το υπομόχλιο στη γραμμή δράσης της δύναμης).
Συνήθως, οι δυνάμεις που ασκούνται στο μοχλό μπορούν να θεωρηθούν το βάρος των σωμάτων. Μία από τις δυνάμεις που θα ονομάσουμε δύναμη αντίστασης, η άλλη - κινητήρια δύναμη.
Στην εικόνα ( Παράρτημα 4 ) βλέπετε έναν μοχλό ίσου βραχίονα που χρησιμοποιείται για την εξισορρόπηση δυνάμεων. Ένα παράδειγμα τέτοιας εφαρμογής ενός μοχλού είναι μια ζυγαριά. Τι πιστεύετε ότι θα συμβεί αν διπλασιαστεί μία από τις δυνάμεις;
Σωστά, η ζυγαριά θα βγει εκτός ισορροπίας (δείχνω σε συνηθισμένη ζυγαριά).
Πιστεύετε ότι υπάρχει τρόπος να εξισορροπήσετε τη μεγαλύτερη δύναμη με τη μικρότερη;

Παιδιά, σας προτείνω κατά τη διάρκεια μίνι πείραμαεξάγετε τη συνθήκη ισορροπίας για το μοχλό.

Πείραμα

Στα τραπέζια υπάρχουν μοχλοί εργαστηρίου. Ας μάθουμε μαζί σας πότε ο μοχλός θα είναι σε ισορροπία.
Για να το κάνετε αυτό, κρεμάστε ένα φορτίο στο γάντζο στη δεξιά πλευρά σε απόσταση 15 cm από τον άξονα.

• Ισορροπήστε τον μοχλό με ένα βάρος. Μετρήστε τον αριστερό σας ώμο.
• Ισορροπήστε τον μοχλό, αλλά με δύο βάρη. Μετρήστε τον αριστερό σας ώμο.
• Ισορροπήστε τον μοχλό, αλλά με τρία βάρη. Μετρήστε τον αριστερό σας ώμο.
• Ισορροπήστε τον μοχλό, αλλά με τέσσερα βάρη. Μετρήστε τον αριστερό σας ώμο.

– Ποια συμπεράσματα μπορούν να εξαχθούν:

• Όπου υπάρχει περισσότερη δύναμη, υπάρχει λιγότερη μόχλευση.
• Πόσες φορές έχει αυξηθεί η δύναμη, πόσες φορές έχει μειωθεί ο ώμος,

- Ας διατυπώσουμε Κανόνας ισορροπίας μοχλού:

Ο μοχλός βρίσκεται σε ισορροπία όταν οι δυνάμεις που ασκούνται σε αυτόν είναι αντιστρόφως ανάλογες με τους ώμους αυτών των δυνάμεων.

- Και τώρα προσπαθήστε να γράψετε αυτόν τον κανόνα μαθηματικά, δηλαδή τον τύπο:

F 1 l 1 = F 2 l 2 => F 1 / F 2 \u003d l 2 / l 1

Ο κανόνας της ισορροπίας για ένα μοχλό καθιερώθηκε από τον Αρχιμήδη.
Από αυτόν τον κανόνα προκύπτειότι μια μικρότερη δύναμη μπορεί να εξισορροπηθεί με μια μόχλευση μιας μεγαλύτερης δύναμης.

Χαλάρωση: Κλείστε τα μάτια σας και καλύψτε τα με τις παλάμες σας. Φανταστείτε ένα φύλλο λευκό χαρτί και προσπαθήστε να γράψετε νοερά το όνομα και το επώνυμό σας σε αυτό. Βάλτε μια τελεία στο τέλος της καταχώρησης. Τώρα ξεχάστε τα γράμματα και θυμηθείτε μόνο την τελεία. Θα πρέπει να σας φαίνεται ότι κινείται από τη μια πλευρά στην άλλη με αργά, απαλά κουνήματα. Είστε χαλαροί… αφαιρέστε τις παλάμες σας, ανοίξτε τα μάτια σας, επιστρέφουμε στον πραγματικό κόσμο γεμάτοι δύναμη και ενέργεια.

V. Στάδιο εμπέδωσης νέας γνώσης

1. Συνεχίστε τη φράση ...

• Ο μοχλός είναι... ένα άκαμπτο σώμα που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από ένα σταθερό στήριγμα
• Ο μοχλός είναι σε ισορροπία εάν... οι δυνάμεις που δρουν σε αυτό είναι αντιστρόφως ανάλογες με τους ώμους αυτών των δυνάμεων.
• Το χέρι της δύναμης είναι... η μικρότερη απόσταση από το υπομόχλιο στη γραμμή δράσης της δύναμης (δηλαδή, η κάθετη που έπεσε από το υπομόχλιο στη γραμμή δράσης της δύναμης).
• Η δύναμη μετριέται σε...
• Η μόχλευση μετριέται σε...
• Τα απλά μηχανήματα είναι... μοχλός και οι ποικιλίες του: - σφήνα, βίδα. κεκλιμένο επίπεδο και οι ποικιλίες του: σφήνα, βίδα.
• Απαιτούνται απλοί μηχανισμοί για... για να κερδίσετε δύναμη

2. Συμπληρώστε τον πίνακα (μόνοι σας):

Βρείτε απλούς μηχανισμούς σε συσκευές

ΑΜΟΙΒΑΙΟ ΕΛΕΓΧΟ

Μεταφέρετε την αξιολόγηση μετά από αξιολόγηση από ομοτίμους στο διάγραμμα αυτοαξιολόγησης.

Είχε δίκιο ο Αρχιμήδης;

Ο Αρχιμήδης ήταν σίγουρος ότι δεν υπήρχε τόσο βαρύ φορτίο που δεν θα σήκωνε ένα άτομο - απλά πρέπει να χρησιμοποιήσετε το μοχλό.
Κι όμως ο Αρχιμήδης υπερέβαλε τις δυνατότητες του ανθρώπου. Αν ο Αρχιμήδης ήξερε πόσο τεράστια είναι η μάζα της Γης, πιθανότατα θα απέφευγε από το επιφώνημα που του αποδίδει ο θρύλος: «Δώσε μου ένα σημείο στήριξης και θα σηκώσω τη Γη!». Άλλωστε, για να μετακινήσει τη γη μόνο κατά 1 cm, το χέρι του Αρχιμήδη θα έπρεπε να διανύσει μια απόσταση 10 18 km. Αποδεικνύεται ότι για να κινηθεί η Γη κατά ένα χιλιοστό, ο μακρύς βραχίονας του μοχλού πρέπει να είναι μεγαλύτερος από τον κοντό βραχίονα των 100.000.000.000 τρισεκατομμυρίων. μια φορά! Το τέλος αυτού του ώμου θα είχε ταξιδέψει 1.000.000 τρισ. χιλιόμετρα (περίπου). Και ένα τέτοιο ταξίδι θα χρειαζόταν ένας άνθρωπος πολλά εκατομμύρια χρόνια!.. Αλλά αυτό είναι το θέμα ενός άλλου μαθήματος.

VI. Το στάδιο της ενημέρωσης των μαθητών για την εργασία στο σπίτι, οδηγίες για τον τρόπο ολοκλήρωσής τους

1. Συνοψίζοντας: ποια νέα πράγματα μαθεύτηκαν στο μάθημα, πώς λειτούργησε η τάξη, ποιος από τους μαθητές εργάστηκε με ιδιαίτερη επιμέλεια (βαθμοί).

2. Εργασία για το σπίτι

Προς όλους: § 55-56
Για όσους επιθυμούν: φτιάξτε ένα σταυρόλεξο με θέμα «Απλοί μηχανισμοί στο σπίτι μου»
Μεμονωμένα: ετοιμάστε μηνύματα ή παρουσίαση «Μόχλευση στην άγρια ​​ζωή», «Η δύναμη των χεριών μας».

- Το μάθημα ολοκληρώθηκε! Αντίο, ό,τι καλύτερο για εσάς!