Блоки відносять до простих механізмів. До групи цих пристроїв, які служать для перетворення сили, крім блоків відносять важіль, похилу площину.

ВИЗНАЧЕННЯ

блок   - тверде тіло, яке має можливість обертатися навколо нерухомої осі.

Виготовляються блоки у вигляді дисків (коліс, низьких циліндрів і т. П.), Що мають жолоб, через який пропускають мотузку (торс, канат, ланцюг).

Нерухомим називається блок, із закріпленою віссю (рис.1). Він не переміщається при підйомі вантажу. Нерухомий блок можна розглядати як важіль, який має такі самі плечі.

Умовою рівноваги блоку є умова рівноваги моментів сил, прикладених до нього:

Блок на рис.1 буде перебувати в рівновазі, якщо сили натягу ниток рівні:

так як плечі цих сил однакові (ОА \u003d ОВ). Нерухомий блок не дає виграшу в силі, але він дозволяє змінити напрямок дії сили. Тягнути за мотузку, яка йде зверху часто зручніше, ніж за мотузку, яка йде знизу.

Якщо маса вантажу, прив'язаного до одного з кінців мотузки, перекинутої через нерухомий блок дорівнює m, то для того, щоб його піднімати, до іншого кінця мотузки слід прикладати силу F, що дорівнює:

за умови, що силу тертя в блоці ми не враховуємо. Якщо необхідно врахувати тертя в блоці, то вводять коефіцієнт опору (k), тоді:

Заміною блоку може служити гладка нерухома опора. Через таку опору перекидають мотузку (канат), яка ковзає по опорі, але при цьому зростає сила тертя.

Нерухомий блок виграшу в роботі не дає. Шляхи, які проходять точки докладання зусиль, однакові, рівні сили, отже, рівні роботи.

Для того щоб отримати виграш в силі, застосовуючи нерухомі блоки застосовують комбінацію блоків, наприклад, подвійний блок. При блоки повинні мати різні діаметри. Їх з'єднують нерухомо між собою і насаджують на єдину вісь. До кожного блоку прикріплюється мотузка, що вона може намотується на блок або тікати з нього без ковзання. Плечі сил в такому випадку будуть нерівними. Подвійний блок діє як важіль з плечима різної довжини. На рис.2 зображена схема подвійного блоку.

Умова рівноваги для важеля на рис.2 стане формула:

Подвійний блок може перетворювати силу. Прикладаючи меншу силу до мотузки, намотаною на блок великого радіусу, отримують силу, яка діє з боку мотузки, навитої на блок меншого радіуса.

Рухомим блоком називають блок, вісь якого переміщається разом із вантажем. На рис. 2 рухливий блок можна розглядати як важіль з плечима різної величини. У цьому випадку точка О є точкою опори важеля. OA - плече сили; OB - плече сили. Розглянемо рис. 3. Плече сили в два рази більше, ніж плече сили, отже, для рівноваги необхідно, щоб величина сили F була в два рази менше, ніж модуль сили P:

Можна зробити висновок про те, що за допомогою рухомого блоку ми отримуємо виграш в силі в два рази. Умова рівноваги рухомого блоку без урахування сили тертя запишемо як:

Якщо спробувати врахувати силу тертя в блоці, то вводять коефіцієнт опору блоку (k) і отримують:

Іноді застосовують поєднання рухомого і нерухомого блоку. У такому поєднанні нерухомий блок використовують для зручності. Він не дає виграшу в силі, але дозволяє змінювати напрямок дії сили. Рухомий блок застосовують для зміни величини прикладеного зусилля. Якщо кінці мотузки, що охоплює блок, складають з горизонтом однакові кути, то ставлення сили, яка надає вплив на вантаж до ваги тіла, дорівнює відношенню радіуса блоку до хорди дуги, яку охоплює мотузка. У разі паралельності мотузок, сила необхідна для підйому вантажу потрібно в два рази менше, ніж вага вантажу, що піднімається.

Золоте правило механіки

Прості механізми виграшу в роботі не дають. У скільки ми отримуємо виграш в силі, в стільки ж разів програємо у відстані. Так як робота дорівнює скалярному добутку сила на переміщення, отже, вона не зміниться при використанні рухомого (як і нерухомого) блоків.

У вигляді формули «золоте правіло№ можна записати так:

де - шлях, який проходить точка прикладання сили - шлях прохідний точкою прикладання сили.

Золоте правило є найпростішою формулюванням закону збереження енергії. Це правило поширюється на випадки, рівномірного або майже рівномірного руху механізмів. Відстані поступального руху кінців мотузок пов'язані з радіусами блоків (і) як:

Отримаємо, що для виконання «золотого правила» для подвійного блоку необхідно, щоб:

Якщо сили і врівноважені, то блок спочиває або рухається рівномірно.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

Бібліографічний опис:   Шумейко А. В., Веташенко О. Г. Сучасний погляд на простий механізм «блок», що вивчається за підручниками фізики для 7 класу // Юний учений. 2016. №2. С. 106-113..07.2019).

  Підручники фізики для 7 класу при вивченні простого механізму блок по-різному трактують отримання виграшу в силі при підйомі вантажу з допомогою цього механізму, наприклад: в підручнику Пёришкіна А. В. виграш в силі досягається за допомогою колеса блоку, на який діють сили важеля, а в підручнику Генденштейн Л. Е. той же виграш отримують з допомогою троса, на який діє сила натягу троса. Різні підручники, різні предмети і різні сили - для отримання виграшу в силі, при підйомі вантажу. Тому метою даної статті є пошук предметів і сил, з допомогою яких виходить виграш в силі, при підйомі вантажу простим механізмом блок.

Ключові слова:

Спочатку ознайомимося і порівняємо як отримують виграш в силі, при підйомі вантажу простим механізмом блок, в підручниках фізики для 7 класу, для цього витяги з текстів підручників, з однаковими поняттями, для наочності розмістимо в таблиці.

Підіб'ємо підсумок ознайомлення і порівняння текстів і малюнків в підручниках:

Докази отримання виграшу в силі в підручнику Пёришкіна А. В. проводяться на колесі блоку і діюча сила - сила важеля; при підйомі вантажу нерухомий блок не дає виграшу в силі, а рухливий блок дає виграш в силі в 2 рази. Про тросі, на якому висить тягар на нерухомому блоці і рухливий блок з вантажем, немає згадки.

З іншого боку, в підручнику Генденштейн Л. Е. докази виграшу в силі проводяться на тросу, на якому висить тягар або рухливий блок з вантажем і діюча сила - сила натягу троса; при підйомі вантажу нерухомий блок може давати виграш в силі в 2 рази, а про важелі, на колесі блоку, в тексті немає згадки.

Пошук літератури з описом отримання виграшу в силі блоком і тросом привели до «Елементарний підручник фізики» під редакцією академіка Г. С. Ландсберг, в §84. Прості машини на стр.168-175 дано опису: «простого блоку, подвійного блоку, ворота, поліспаста і диференціального блоку». Дійсно, за своєю конструкцією, «подвійний блок дає виграш в силі, при підйомі вантажу, за рахунок різниці в довжині радіусів блоків», за допомогою яких відбувається підйом вантажу, а «поліспаст - дає виграш в силі, при підйомі вантажу, за рахунок мотузки , на декількох частинах якої, висить тягар ». Таким чином вдалося дізнатися чому дають виграш в силі, при підйомі вантажу, окремо блок і трос (мотузка), але не вдалося дізнатися, як блок і трос взаємодіють між собою і передають вагу вантажу одна одній, так як вантаж може бути підвішений на тросі , а трос перекинутий через блок або вантаж може висіти на блоці, а блок висить на тросі. З'ясувалося, що сила натягу троса постійна і діє по всій довжині троса, тому передача ваги вантажу тросом блоку буде в кожній точці дотику троса і блоку, а також передача ваги вантажу підвішеного на блоці - тросу. Для уточнення взаємодії блоку з тросом проведемо досліди з отримання виграшу в силі рухомим блоком, при підйомі вантажу, з використанням обладнання шкільного кабінету фізики: динамометри, лабораторні блоки і набір вантажів в 1Н (102 г). Досліди почнемо з рухомого блоку, тому що маємо три різні версії отримання виграшу в силі цим блоком. Перша версія - це «Ріс.180. Рухомий блок як важіль з нерівними плечима »- підручник Пёришкіна А. В., друга« Ріс.24.5 ... дві однакові сили натягу троса F », - за підручником Генденштейн Л. Е. і нарешті третя« Ріс.145.Поліспаст » . Підйом вантажу рухомий обоймою поліспаста на декількох частинах однієї мотузки - відповідно до підручника Ландсберга Г. С.

Досвід №1. «Ріс.183»

Для проведення досліду № 1, отримання виграшу в силі на рухомому блоці «важелем з нерівними плечима ОАВ ріс.180» за підручником Пёришкіна А. В., на рухомому блоці «ріс.183» положення 1, намалюємо важіль з нерівними плечима ОАВ, як на «ріс.180», і почнемо підйом вантажу з положення 1 в положення 2. у цю ж мить блок починає обертання, проти годинникової стрілки, навколо своєї осі в точці а, а точка в - кінець важеля, за який відбувається підйом, виходить за межі півкола, по якій трос знизу огинає рухливий блок. Точка О - точка опори важеля, яка повинна бути нерухомою, йде вниз см. «Ріс.183» - положення 2, т. Е. Важіль з нерівними плечима ОАВ змінюється як важіль з рівними плечима (однакові шляхи проходять точки О і В).

На основі отриманих даних в досвіді № 1 про змін положення важеля ОАВ на рухомому блоці при підйомі вантажу з положення 1 в положення 2, можна зробити висновок про те, що уявлення рухомого блоку як важеля з нерівними плечима на «ріс.180», при підйомі вантажу, з обертанням блоку навколо своєї осі, відповідає важелю з рівними плечима, який не дає виграшу в силі, при підйомі вантажу.

Досвід № 2 почнемо з кріплення динамометрів на кінці троса, на який повісимо рухливий блок з вантажем вагою 102 г, що відповідає силі тяжіння 1 Н. Один з кінців троса закріпимо на підвісі, а за другий кінець троса будемо виробляти підйом вантажу на рухомому блоці. Перед підйомом свідчення обох динамометрів по 0,5 Н, спочатку підйому показання динамометра, за який відбувається підйом, змінилося до 0,6 Н, і залишалося таким під час підйому, після закінчення підйому свідчення повернулися до 0,5 Н. Показання динамометра, закріпленого за нерухомий підвіс не змінювалося під час підйому і залишилась рівною 0,5 Н. Проведемо аналіз результатів експерименту:

1. Перед підйомом, коли вантаж в 1 Н (102 г) висить на рухомому блоці, вага вантажу розподіляється на все колесо і передається тросу, який знизу огинає блок, всієї півколом колеса.
2. Перед підйомом свідчення обох динамометрів по 0,5 Н, що свідчить про розподіл ваги вантажу в 1 Н (102 г) на дві частини троса (до і після блоку) або про те, що сила натягу троса дорівнює 0,5 Н, і однакова по всій довжині троса (яка на початку, така ж і в кінці троса) - обидва ці твердження вірні.

Проведемо порівняння аналізу досвіду № 2 з версіями підручників про отримання виграшу в силі в 2 рази рухомим блоком. Почнемо з твердження в підручнику Генденштейн Л. Е. «... що до блоку включені три сили: вага вантажу Р, спрямований вниз, і дві однакові сили натягу троса, спрямовані вгору (ріс.24.5)». Точніше буде твердження, що вага вантажу на «рис. 14.5 »розподілився на дві частини троса, до і після блоку, так як сила натягу троса - одна. Залишилося проаналізувати підпис під «ріс.181» з підручника Пёришкіна А. В. «Комбінація рухомих і нерухомих блоків - поліспаст». Опис пристрою і отримання виграшу в силі, при підйомі вантажу, поліспасти дано в елементарних підручників фізики під ред. Лансберг Г. С. де сказано: «Кожен шматок мотузки між блоками буде діяти на рухомий вантаж з силою Т, а все шматки мотузки будуть діяти з силою nT, де n - число окремих ділянок мотузки, що з'єднують обидві частини блоку». Виходить, що якщо до «ріс.181» застосувати отримання виграшу в силі «мотузкою, що з'єднує обидві частини» поліспаста з Елементарного підручника фізики Ландсберга Г. С., то опис отримання виграшу в силі рухомим блоком на «ріс.179 і відповідно рис. 180 »буде помилкою.

Проаналізувавши чотири підручника фізики можна зробити висновок, що існуючий опис отримання виграшу в силі простим механізмом блок не відповідає реальному стану справи і тому вимагає нового опису роботи простого механізму блок.

Простий вантажопідйомний механізм   складається з блоку і троса (мотузки або ланцюга).

Блоки цього вантажопідйомного механізму підрозділяються:

по конструкції на прості і складні;

за способом підйому вантажу на рухомі і нерухомі.

Знайомство з конструкцією блоків почнемо з простого блоку, Який представляє собою колесо, що обертається навколо своєї осі, з жолобом по колу для троса (мотузки, ланцюга) рис.1 і його можна розглядати як рівноплечого важіль, у якого плечі сил рівні радіусу колеса: ОА \u003d ОВ \u003d r. Такий блок не дає виграшу в силі, але дозволяє змінювати напрямок руху троса (мотузки, ланцюга).

подвійний блок   складається з двох блоків різних радіусів, жорстко скріплених між собою і насаджених на загальну вісь рис.2. Радіуси блоків r1 і r2 різні і при підйомі вантажу діють як важіль з нерівними плечима, а виграш в силі буде дорівнює відношенню довжин радіусів блоку більшого діаметра до блоку меншого діаметра F \u003d Р · r1 / r2.

воріт складається з циліндра (барабана) і прикріпленою до нього рукоятки, яка виконує роль блоку великого діаметра, Виграш в силі, що дається коміром, визначається відношенням радіуса кола R, описуваної рукояткою, до радіусу циліндра r, на який намотана мотузка F \u003d Р · r / R.

Перейдемо до способу підйому вантажу блоками. З опису конструкції все блоку мають вісь, навколо якої вони обертаються. Якщо вісь блоку закріплена і при підйомі вантажів не піднімається і не опускається, то такий блок називається нерухомим блоком,простий блок, подвійний блок, воріт.

У рухомого блокувісь піднімається і опускається разом з вантажем рис.10 і він призначений в основному для усунення перегину троса в місці підвісу вантажу.

Ознайомимося до пристроєм і способом підйому вантажу другою частиною простого вантажопідйомного механізму - це трос, мотузка або ланцюг. Трос світ зі сталевих зволікань, мотузка свита з ниток або пасом, а ланцюг складається з ланок, з'єднаних між собою.

Способи підвісу вантажу і отримання виграшу в силі, при підйомі вантажу, тросом:

На рис. 4 вантаж закріплений на одному кінці троса і якщо піднімати вантаж за інший кінець троса, то для підйому цього вантажу потрібно сила трохи більше ваги вантажу, так як простий блок виграшу в силі не дає F \u003d Р.

На рис.5 вантаж робочий піднімає самого себе за трос, який зверху огинає простий блок, на одному кінці першої частини троса закріплено сидіння, на якому сидить робочий, а за другу частину троса робочий піднімає самого себе з силою в 2 рази меншою своєї ваги, тому що вага робочого розподілився на дві частини троса, перша - від сидіння до блоку, а друга - від блоку до рук робочого F \u003d Р / 2.

На рис.6 вантаж піднімають двоє робітників за два троса і вага вантажу розподіляться порівну між тросами і тому кожен робочий буде піднімати вантаж з силою половини ваги вантажу F \u003d Р / 2.

На рис.7 робочі піднімають вантаж, який висить на двох частинах одного троса і вага вантажу розподіляться порівну між частинами цього троса (як між двома тросами) і кожен робочий буде піднімати вантаж з силою дорівнює половині ваги вантажу F \u003d Р / 2.

На рис.8 кінець троса, за який піднімав вантаж один з робітників, закріпили на нерухомому підвісі, а вага вантажу розподілився на дві частини троса і при підйомі вантажу робочим за другий кінець троса, сила, з якою робочий буде піднімати вантаж, в два рази менше ваги вантажу F \u003d Р / 2 і підйом вантажу буде в 2 рази повільніше.

На рис.9 вантаж висить на 3 частинах одного троса, один кінець якого закріплений і виграш в силі, при підйомі вантажу, буде дорівнює 3, так як вага вантажу розподілиться на три частини троса F \u003d Р / 3.

Для усунення перегину і зменшення сили тертя в місці підвісу вантажу встановлюється простий блок і сила необхідна для підйому вантажу не змінилася, так як простий блок не дає виграшу в силі рис.10 і рис.11, а сам блок буде називатися рухомим блоком, Так як вісь цього блоку піднімається і опускається разом з вантажем.

Теоретично вантаж можна підвісити на необмежене число частин одного троса, але практично обмежуються шістьма частинами і такий вантажопідйомний механізм називається поліспаст, Який складається з нерухомої і рухомої обойм з простими блоками, які по черзі обгинаються тросом, одним кінцем закріплений на нерухомій обоймі, а підйом вантажу виробляють за другий кінець троса. Виграш в силі залежить від кількості частин троса між нерухомою і рухомою обоймами, як правило це 6 частин троса і виграш в силі 6 разів.

У статті розглянуті реально існуючі взаємодії між блоками і тросом при підйомі вантажу. Існуюча практика у визначенні що «нерухомий блок не дає виграшу в силі, а рухливий блок дає виграш в силі в 2 рази» помилково трактувала взаємодія троса і блоку в підйомному механізмі і не відображала всього різноманіття конструкції блоків, а це призводило до розвитку односторонніх помилкових уявлень про блоці. У порівнянні з існуючими обсягами матеріалу для вивчення простого механізму блок, обсяг статті збільшився в 2 рази, але це дозволило наочно і дохідливо пояснити процеси, що протікають в простому вантажопідйомні механізми не тільки учням, а й вчителям.

література:

1. Пёришкін, А. В. Фізика, 7 кл .: Підручник / А. В. Пёришкін.- 3-е изд., Доп.- М .: Дрофа, 2014 року, - 224 c ,: мул. ISBN 978-5-358-14436-1. § 61. Застосування правила рівноваги важеля до блоку, стр.181-183.
2. Генденштейн, Л. Е. Фізика. 7 клас. У 2 ч. Ч. 1. Підручник для загальноосвітніх установ / Л. Е. Генденштен, А. Б. Кайдалов, В. Б. Кожевников; під ред. В. А. Орлова, І, І. Ройзена.- 2-е изд., Испр. - М .: Мнемозина, 2010.-254 с .: іл. ISBN 978-5-346-01453-9. § 24. Прості механізми, стр.188-196.
3. Елементарний підручник фізики, під редакцією академіка Г. С. Ландсберг Том 1. Механіка. Теплота. Молекулярна фізіка.- 10 вид.- М .: Наука, 1985. § 84. Прості машини, стор. 168-175.
4. Громов, С. В. Фізика: Учеб. для 7 кл. загальноосвіт. установ / С. В. Громов, Н. А. Родіна.- 3-е изд. - М .: Просвещение, 2001.-158 с,: ил. ISBN-5-09-010349-6. §22. Блок, стор.55 -57.

Ключові слова: блок, подвійний блок, нерухомий блок, рухливий блок, поліспаст..

анотація:   Підручники фізики для 7 класу при вивченні простого механізму блок по-різному трактують отримання виграшу в силі при підйомі вантажу за допомогою цього механізму, наприклад: в підручнику Пёришкіна А. В. виграш в силі досягається за допомогою колеса блоку, на який діють сили важеля, а в підручнику Генденштейн Л. Е. той же виграш отримують за допомогою троса, на який діє сила натягу троса. Різні підручники, різні предмети і різні сили - для отримання виграшу в силі, при підйомі вантажу. Тому метою даної статті є пошук предметів і сил, за допомогою яких виходить виграш в силі, при підйомі вантажу простим механізмом блок.

Найчастіше прості механізми використовують, щоб отримати виграш в силі. Тобто меншою силою перемістити більший по-порівнянні з нею вага. При цьому виграш в силі досягається не «безкоштовно». Розплатою за нього є втрата в відстані, тобто потрібно зробити більше переміщення, ніж без використання простого механізму. Однак коли сили обмежені, то «обмін» відстані на силу вигідний.

Рухомий і нерухомий блоки є одними з видів простих механізмів. Крім того, вони є видозміненим важелем, який також є простим механізмом.

нерухомий блок   не дає виграш в силі, він просто змінює напрямок її застосування. Уявіть, що вам треба підняти за мотузку важкий вантаж вгору. Вам доведеться тягнути його вгору. Але якщо використовувати нерухомий блок, то тягнути треба буде вниз, в той час як вантаж буде підніматися вгору. В цьому випадку вам буде простіше, так як необхідна сила буде складатися з сили м'язів і вашої ваги. Без використання нерухомого блоку треба було б прикладати таку ж силу, але вона досягалася б виключно за рахунок сили м'язів.

Нерухомий блок являє собою колесо з жолобом для мотузки. Колесо закріплено, воно може обертатися навколо своєї осі, але не може переміщатися. Кінці мотузки (троса) звисають вниз, до одного прикріплений вантаж, а до іншому прикладається сила. Якщо тягнути за трос вниз, то вантаж піднімається вгору.

Так як тут немає виграшу в силі, то немає і програшу в відстані. На яку відстань підніметься вантаж, на таку ж відстань треба опустити мотузку.

Використання рухомого блоку дає виграш в силі в два рази (в ідеалі). Це означає, що якщо вага вантажу дорівнює F, то щоб його підняти, треба прикласти силу F / 2. Рухомий блок складається все з того ж колеса з жолобом для троса. Однак тут закріплений один кінець троса, а колесо рухомо. Колесо рухається разом з вантажем.

Вага вантажу - це сила, спрямована вниз. Його врівноважують дві сили, спрямовані вгору. Одну створює опора, до якої прикріплений трос, а іншу тягне за трос. Сила натягу троса однакова з обох сторін, значить, між ними порівну розподіляється вага вантажу. Тому кожна з сил в 2 рази менше ваги вантажу.

У реальних ситуаціях виграш в силі менше, ніж в 2 рази, так як піднімає сила частково «витрачається» на вагу мотузки і блоку, а також тертя.

Рухомий блок, даючи майже подвійний виграш в силі, дає подвійний програш в відстані. Щоб підняти вантаж на певну висоту h, треба щоб мотузки з кожного боку блоку зменшилися на цю висоту, тобто в сумі виходить 2h.

Зазвичай використовують комбінації з нерухомих і рухомих блоків - поліспасти. Вони дозволяють отримати виграш в силі і напрямку. Чим більше в поліспасті рухомих блоків, тим більше буде виграш в силі.

ПРЕДМЕТ:фізика

КЛАС: 7

ТЕМА УРОКА:Похила площина. "Золоте правило механіки".

Вчитель фізики

ТИП УРОКУ:Комбінований.

МЕТА УРОКУ:   Актуалізувати знання з теми "Прості механізми"

і засвоїти загальне положення для всіх різновидів простих

механізмів, яке називається «золотим правилом» механіки.

ЗАВДАННЯ УРОКУ:

ОСВІТНІ:

-   поглибити знання про умови рівноваги тіла, що обертається, про блоках рухомому і нерухомому;

Довести, що прості механізми, використовувані в роботі, дають виграш в силі, а з іншого боку, - дозволяють змінити напрямок руху тіла під дією сили;

Виробляти практичні вміння в підборі аргументованого матеріалу.

ВИХОВНІ:

Виховувати інтелектуальну культуру в підведенні учнів до розуміння основного правила простих механізмів;

Ознайомити з функціями застосування важелів в побуті, в техніці, в шкільній майстерні, в природі.

РОЗВИТОК МИСЛЕННЯ:

Формувати вміння узагальнювати відомі дані на основі виділення головного;

Формувати елементи творчого пошуку на основі прийому узагальнення.

ОБЛАДНАННЯ:   Прилади (важелі, набір вантажів, лінійка, блоки, похила площина, динамометр), таблиця «Важелі в живій природі», комп'ютери, роздатковий матеріал (тести, картки із завданнями), підручник, дошка, крейда.

ХІД УРОКУ.

Структурні елементи уроку ДІЯЛЬНІСТЬ ВЧИТЕЛЯ І УЧНІВ

Постановка задачі урокуУчитель звертається до класу:

Цілий світ охопивши від землі до небес,

Сполошилися не одне покоління,

За планеті крокує науковий прогрес.

У природи все менше секретів.

Як використовувати знанье - турбота людей.

Сьогодні, хлопці, познайомимося із загальним становищем простих механізмів, яке називається «Золотим правилом» механіки.

Питання учням (ГРУППЕ лінгвістів)

Як ви думаєте, чому правило наз-ся "Золотим"?

ВІДПОВІДЬ: "Золоте правило " - одна з найдавніших моральних заповідей, що містяться в народних прислів'ях, приказках: Не роби іншим того, чого не хочеш, щоб чинили тобі, - висловлювалися давньо - східні мудреці.

ГРУПА джерел ВІДПОВІДЬ: "Золоте "- це основа всіх основ.

ВИЯВЛЕННЯ ЗНАНЬ. ВИКОНАННЯ ТЕСТУ «РОБОТА І ПОТУЖНІСТЬ»

  (На комп'ютері, тест додається)

  ТРЕНУВАЛЬНІ ЗАВДАННЯ ТА ЗАПИТАННЯ.

1. Що являє собою важіль?

2. Що називають плечем сили?

3. Правило рівноваги важеля.

4. Формула правила рівноваги важеля.

5. Знайдіть помилку на малюнку.

6. Використовуючи правило рівноваги важеля, знайдіть F2

d1 \u003d 2см d2 \u003d 3 см

7. Чи буде знаходиться в рівновазі важіль?

d1 \u003d 4 см d2 \u003d 3 см

Група лінгвістів виконує № 1, 3, 5.

Група джерел виконують № 2, 4, 6, 7.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ ГРУППЕ УЧ-СЯ

1. Уравновесьте важіль

2. Підвісьте два вантажу на лівій частині важеля на відстані 12 см. Від осі обертання

3. Уравновесьте ці два вантажу:

а) одним грузом_ _ _ плечо_ _ _ см.

б) двома грузамі_ _ _ плечо_ _ _ см.

в) трьома грузамі_ _ _плечо _ _ \u200b\u200b_ см.

З учнями працює консультант

У світі цікавого.

"Важелі в живій природі"

(Виступає призер олімпіади з біології Мінакова Марина)

РОБОТА НАД   Показ дослідів (консультант)

вивчав   № 1 Застосування закону рівноваги важеля до блоку.

МАТЕРІАЛОМ.а) Нерухомий блок.

актуалізація раніше Уч-ся повинні пояснити, що нерухомий блок можна   засвоєних розглядати як рівноплечого важіль і виграшу в

знань про простих силі не дає

механізмах. № 2 Рівновага сил на рухомому блоці.

Уч-ся на підставі дослідів роблять висновок, що рухливий
  блок дає виграш в силі в два рази і такий же програш в
  шляху.

ВИВЧЕННЯ

НОВОГО МАТЕРІАЛУ.Більше 2000 років тому пройшло з тих пір, як загинув Архімед, але і
  сьогодні пам'ять людей зберігає його слова: «Дайте мені точку опори, і
  я вам підніму весь світ ». Так сказав видатний давньогрецький
  вчений - математик, фізик, винахідник, розробивши теорію
  важеля і зрозумівши його можливості.

На очах правителя Сіракуз, Архімед, скориставшись

складним
  пристроєм з важелів, поодинці спустив корабель. девізом
  кожного, хто знайшов нове, служить знамените «Еврика!».

Одним з простих механізмів, що дає виграш в силі, є
  похила площина. Визначимо роботу, що здійснюються за допомогою
  похилій площині.

ДЕМОНСТРАЦИЯ ДОСВІДУ:

Робота сил на похилій площині.

  Вимірюємо висоту і довжину похилій площині і

Порівнюємо їх ставлення з виграшем сили на

F   площині.

L А) досвід повторюємо, змінивши кут нахилу дошки.

  Висновок з досвіду:похила площина дає

h   виграш в силі в стільки разів, у скільки її довжина

Більше висоти. \u003d

2. Золоте правило механіки виконується і для

  важеля.

При обертанні важеля у скільки разів

виграємо в силі, в стільки ж разів втрачаємо

в переміщенні.

ВДОСКОНАЛЕННЯ Якісні завдання.

І ЗАСТОСУВАННЯ№ 1. Чому машиністи уникають зупинки поїздів на

ЗНАНЬ.підйомі? (Відповідає група лінгвістів).

  B

№ 2 Брусок в положенні В ковзає по похилій

площині, долаючи тертя. Чи буде

ковзати брусок і в положенні А? (Відповідь дають

гасити розташоване поблизу).

Відповідь: Буде, т. К. ВеличинаF тертя бруска про площини не
  залежить від площі дотичних поверхонь.

Розрахункові завдання.

№ 1. Знайти силу, що діє паралельно довжині похилій площині, висота якої 1м., Довжина 8 м., Щоб втрималися на похилій площині вантаж вагою 1,6 * 10³ Н

Дано: Рішення:

h \u003d 1м F \u003d F \u003d

Відповідь: 2000Н

№2. Щоб утримати на крижаній горі санки з вершником вагою 480 Н, потрібна сила 120 Н. Нахил гірки по всій її довжині постійний. Чому дорівнює довжина гори, якщо висота 4 м.

Дано: Рішення:

h \u003d 4м l \u003d

Відповідь: 16м

№ 3. Автомобіль вагою 3 * 104 Н рівномірно рухається на підйомі довжиною 300 м. І висотою 30м. Визначити силу тяги автомобіля, якщо сила тертя коліс об грунт 750 Н. Яку роботу виконує двигун на цьому шляху?

Дано: Рішення:

P \u003d 3 * 104H Сила, необхідна для підйому
  Fтр \u003d 750H автомобіля без урахування тертя

l \u003d 300м F \u003d F \u003d

h \u003d 30м Сила тяги дорівнює: Fтяг \u003d F + Fтр \u003d 3750H

Fтяг- ?, A -? Робота двигуна: А \u003d Fтяг * L

A \u003d 3750H * 300м \u003d 1125 * 103Дж

Відповідь: 1125кДж

Підведення підсумків уроку, оцінювання роботи учнів консультантами використовуючи карту внутрідіфференцірованного підходу до видів діяльності на уроці.

Домашнє завдання § 72 повт. § 69,71. с. 197 у. 41 №5

Ці два уроки проведені за підручником С.В. Громова, Н.А. Родина Фізика 7 клас. М. Просвітництво 2000 р

Особливість уроків в тому, що в них застосовується технологія програмованого опитування для класів з наповнюваністю менше 15 людей. Технологія полягає в пропозиції декількох варіантів відповідей на питання. Завдяки цьому, вдається одночасно повторити попередній матеріал, виділити основне в пройденої теми, проконтролювати засвоєння матеріалу всіма учнями класу. Як показує практика, на опитування всього класу потрібно не більше 17 хвилин. Для молодих вчителів важливим моментом буде швидкий розвиток навичок визначення рівня засвоєння знань учнями. Наступні контрольні та самостійні роботи незмінно підтверджують оцінки, отримані учнями під час програмованого опитування.

Весь опитування відбувається усно. Діти показують відповіді на картках або на пальцях, для чого необхідно, щоб кількість відповідей не перевищувало п'яти. Результати опитування виставляються на дошці відразу ж у вигляді плюсів, мінусів і налякав (є можливість відмовитися від відповіді). Така форма опитування дозволяє зняти напруженість при опитуванні, провести його об'єктивно, гласно і одночасно психологічно готує учня до тестів.

У програмованого опитування багато і недоліків. Щоб звести їх нанівець, необхідно розумне чергування його з іншими формами контролю знань.

Мета уроку: навчити дітей знаходити виграш в силі, що дається системою блоків.

устаткування:   блоки, нитки, штативи, динамометри.

Хід уроку:

Учителем пропонується проблемне питання:

У книзі Даніеля Дефо "Робінзон Крузо" розповідається про людину, яка потрапила на безлюдний острів і зумів вижити в суворих умовах. Там розповідається, що одного разу Робінзон Крузо вирішив побудувати човен, щоб поплисти з острова. Але побудував човен він далеко від води. І човен була дуже важкою, щоб можна було її підняти. Давайте пофантазуємо, як би Ви доставили важку човен (скажімо 1 т. Вагою) до води (на відстані 1 км).

Рішення учнів коротко записують на дошці.

Зазвичай пропонують прорити канал, рухати човен важелем. Але в самому творі розповідається, що Робінзон Крузо почав рити канал, але розрахував, що для його завершення йому знадобитися вся його життя. А важіль, якщо розрахувати, виявиться таким товстим, що не вистачить сил тримати його в руках.

Добре, якщо хтось запропонує зробити лебідку, застосувати поліспаст, блоки або воріт. Нехай цей учень розповість, що це за механізм і навіщо потрібен.

Після розповіді приступають до вивчення нового матеріалу. Якщо ніхто з учнів не пропонує рішення, вчитель розповідає сам.

Блоки бувають двох видів:

дивись рис 54 (стор. 55)

Дивись рис 55 (стор. 55)

Нерухомий блок не дає виграшу в силі. Він тільки змінює напрямок прикладання сили. А рухливий блок дає виграш в силі в 2 рази. Давайте подивимося докладніше:

(Читання матеріалу §22 висновок формули F \u003d P / 2;)

Для того, щоб скласти дію кількох блоків застосовують пристрій, який називається поліспасти (від грецького poly - "багато" spao - "тягну").

Щоб підняти нижній блок, потрібно підтягнути дві мотузки, тобто програти в відстані в 2 рази, отже, виграш в силі даного поліспаста дорівнює 2.

Щоб підняти нижній блок, потрібно скоротити 6 мотузок, отже, виграш в силі даного поліспаста дорівнює 6

III. Закріплення нового матеріалу.

Тренувальний опитування:

1. Скільки мотузок скорочуються на малюнку?

1. одна,
2. Чотири,
3. п'ять,
4. Шість,
5. Інший відповідь.

2. Хлопчик може підняти 20 кг. А потрібно підняти 100. Скільки блоків йому треба, щоб зробити поліспаст?

1. Чотири,
2. п'ять,
3. Вісім,
4. десять,
5. Інший відповідь.

3. Як Ви думаєте, чи можна отримати за допомогою блоків виграш в силі в непарне число раз, наприклад, 3 або 5 разів?

Відповідь: Так, для цього необхідно, щоб мотузка три рази з'єднувала вантаж з верхнім блоком. Зразкове рішення на малюнку:

III.1. Рішення завдання 71.

III.2. Рішення завдання Робінзона Крузо.

Для пересування човна досить було зібрати поліспаст або лебідку (механізм, який ми будемо вивчати на наступному уроці).

Угорські шанувальники Даніеля Дефо навіть провели такий експеримент. Одна людина пересунув бетонну плиту саморобним вирізаним з дерева поліспастом на 100 м.

III.3. Практична робота:

Зібрати з блоків і ниток спочатку нерухомий блок, потім рухливий блок і найпростіший поліспаст. Провести вимірювання виграшу в силі у всіх трьох випадках динамометром.

Підсумок уроку, пояснення домашнього завдання

Домашнє завдання: §22; задача 72

Мета уроку: розглянути залишилися прості механізми - лебідку, воріт і похилу площину; ознайомитися зі способами знаходження виграшу в силі, що дається лебідкою і похилою площиною.

Обладнання: модель ворота, великий шуруп або гвинт, лінійка.

Хід уроку:

1. Який блок не дає виграшу в силі?

1. рухомий,
2. нерухомий,
3. Ніякий.

2. Чи можна за допомогою блоків отримати виграш в силі в 3 рази?

3. Скільки мотузок скорочуються на малюнку?

1. одна,
2. Чотири,
3. п'ять,
4. Шість,
5. Інший відповідь.

4. Хлопчик може підняти 25 кг. А потрібно підняти 100. Скільки блоків йому треба, щоб зробити поліспаст?

1. Чотири,
2. п'ять,
3. Вісім,
4. десять,
5. Інший відповідь.

5. Тесляр, ремонтуючи рами, не міг знайти міцної мотузки. Йому попалася мотузка, яка на розрив витримувала 70 кг. Сам тесля важив 70 кг, а корзина, в якій він піднімався - 30 кг. Тоді він взяв і зібрав механізм, зображений на малюнку 1. Чи витримає мотузка?

6. Після роботи тесля зібрався пообідати і причепив мотузку до рами, щоб звільнити руки, так як показано на малюнку 2. Чи витримає мотузка?

Запис термінів у зошит.

Воріт складається з циліндра і прикріпленою до нього рукоятки (показати модель ворота). Найчастіше застосовується для підйому води з колодязів (рис 60 стор. 57).

Лебідка - поєднання ворота з зубчастими колесами різного діаметру. Це більш досконалий механізм. При його використанні можна досягти найбільших сил.

Слово вчителя. Легенда про Архімеда.

Одного разу Архімед прийшов в одне місто, де місцевий тиран чув про чудеса, що творяться великим механіком. Він попросив Архімеда продемонструвати якесь диво. "Добре, - сказав Архімед, - але нехай мені допоможуть ковалі". Він зробив замовлення, і через два дні, коли машина була готова, на очах здивованої публіки Архімед поодинці, сидячи на піску і ліниво обертаючи рукоятку, витягнув з води корабель, який ледве - ледве витягали 300 осіб. Зараз історики думають, що саме тоді вперше була застосована лебідка. Справа в тому, що при використанні поліспаста, дії окремих блоків складаються, і для того, щоб досягти 300 кратного збільшення сили, необхідно 150 блоків. А при використанні лебідки дії окремих зубчастих коліс множаться, тобто при з'єднанні двох зубчастих коліс, одне з яких дає виграш в силі в 5 разів і інше теж в 5 разів, отримуємо загальний виграш в 25 разів. А якщо ще раз застосувати таку ж передачу, то загальний виграш досягне 125 раз. (А не 15, як при простому додаванні).

Таким чином, для створення даної лебідки досить було зробити механізм, схожий на пристрій (рис. 61 стор. 58). При тих розмірах, які вказані, верхній воріт дає виграш в силі в 12 разів, система зубчастих коліс в 10 разів, а другий воріт в 5 разів. Лебідка дає 60 разовий виграш у силі.

Похила площина - простий механізм, який знайомий багатьом з вас. Застосовується для підйому важких тіл, наприклад бочок в машину. У скільки разів ми виграємо в силі при підйомі, у стільки ж разів ми програємо у відстані. Наприклад, ми можемо котити бочку вагою в 50 кг. А потрібно підняти 300 кг на 1 метр у висоту. Якої довжини дошку потрібно взяти?

Вирішуємо поставлене завдання:

Так як ми повинні виграти в силі в 6 разів, отже, програш в відстані повинен бути теж як мінімум в 6 разів. Значить, дошка повинна мати довжину не менше 6 метрів.

Як приклади похилій площині можуть служити гайки і гвинти, клини і безліч ріжучих і колючих інструментів (голка, шило, цвях, стамеска, долото, ножиці, кусачки, кліщі, ніж, бритва, різець, сокира, колун, рубанок, фуганок, відбірників , фреза, лопата, сапа, коса, серп, вила і т. д.), робочі органи машин для обробки грунту (плуги, борони, кущорізи, культиватори, бульдозери, і ін.)

Розглянемо як приклад "глухар". Це глухий клин в молотку, який утримує рукоятку. Розсуваючи волокна дерева, цей клин подібно пресу розсовує рукоятку в отворі і надійно фіксує її.

А як бути, якщо нам не потрібно, щоб цвях розсовував волокна. Наприклад, потрібно забити цвях в тонку дощечку. Якщо туди забити звичайний цвях, вона просто розколеться. Для цього теслі спеціально туплять цвяхи і забивають вже тупі. Тоді цвях просто мне волокна деревини перед собою, але не розсовує їх як клин.

У стародавні століття багато прості механізми використовувалися у військових цілях. Це баллісти і катапульти (рисунок 62, 63). Як ви думаєте, як вони діють?

Відповіді учнів обговорюємо всім класом.

Особливо великою кількістю винаходів прославився Архімед. (При наявності вільного часу вчитель розповідає про винаходи Архімеда).

Практична робота:

1) Візьміть великий шуруп або гвинт і за допомогою міліметрової лінійки виміряйте довжину окружності його головки. Для цього потрібно докласти головку гвинта до розподілам міліметрової лінійки і котити її уздовж поділів.

Довжина кола головки гвинта l   \u003d 2R \u003d ... .мм

2) Візьміть тепер вимірювальний циркуль і міліметрову лінійку і виміряйте за допомогою їх відстань між двома сусідніми виступами гвинтової нарізки. Ця відстань називається кроком або ходом гвинта.

Крок гвинта h \u003d ... мм

3) Розділіть тепер довжину окружності головки на крок гвинта, і ви дізнаєтеся, у скільки разів ми виграємо в силі, користуючись цим гвинтом.

Спробуйте відгадати, у скільки разів ми виграємо в силі при використанні наступних систем блоків.

Для вирішення другої і третьої задач недостатньо відповісти на питання "Скільки відрізків мотузки скоротяться, якщо тягнути" до упору "? Завдання вимагають нестандартного підходу. Наприклад, вирішимо друге завдання. Нехай людина тягне з силою в 10 Н. Ця сила врівноважується натягом каната 2. значить, на другий мотузці сила тяги 20 Н. Але вона врівноважується натягом каната 3. значить на третій мотузці сила тяги 40 Н. А на четвертій 80 Н. Отже виграш в силі 8 разів.