POLOŽKA: fyzika

TRIEDA: 7

TÉMA LEKCIE: Naklonená rovina. " Zlaté pravidlo mechanika“.

Učiteľ fyziky

TYP LEKCIE: Kombinované.

ÚČEL LEKCIE: Aktualizujte svoje znalosti na tému "Jednoduché mechanizmy"

a naučte sa všeobecnú pozíciu pre všetky druhy jednoduchých

mechanizmov, čo sa nazýva „zlaté pravidlo“ mechaniky.

CIELE LEKCIE:

VZDELÁVACIE:

- prehĺbiť poznatky o stave rovnováhy rotujúceho telesa, o pohyblivých a stacionárnych blokoch;

Dokáž to jednoduché mechanizmy, používané v práci, poskytujú nárast sily a na druhej strane vám umožňujú zmeniť smer pohybu tela pod vplyvom sily;

Rozvíjať praktické zručnosti pri výbere odôvodneného materiálu.

VZDELÁVACIE:

Kultivovať intelektuálnu kultúru vedením žiakov k pochopeniu základných pravidiel jednoduchých mechanizmov;

Predstaviť funkcie používania pák v bežnom živote, v technike, v školskej dielni, v prírode.

VÝVOJ MYSLENIA:

Rozvíjať schopnosť zovšeobecňovať známe údaje na základe zvýraznenia hlavnej veci;

Formové prvky tvorivého hľadania založeného na technike zovšeobecňovania.

VYBAVENIE: Nástroje (páky, súprava závaží, pravítko, bloky, naklonená rovina, dynamometer), tabuľka „Páky vo voľnej prírode“, počítače, písomky (testy, kartičky s úlohami), učebnica, tabuľa, krieda.

POČAS VYUČOVANIA.

ŠTRUKTURÁLNE PRVKY HODINOVEJ ČINNOSTI UČITEĽA A ŽIAKOV

VYHLÁSENIE CIEĽA VYUČOVANIA Učiteľ sa prihovorí triede:

Pokrývajúc celý svet od zeme po nebo,

Po vystrašení viac ako jednej generácie,

Vedecký pokrok sa šíri po celej planéte.

Príroda má stále menej tajomstiev.

To, ako využiť vedomosti, je vecou ľudí.

Chlapci, dnes sa stretneme všeobecné postavenie jednoduché mechanizmy tzv „zlaté pravidlo“ mechaniky.

OTÁZKA PRE ŠTUDENTOV (SKUPINA LINGVISTOV)

Prečo si myslíte, že je pravidlo tzv "zlatá"?

ODPOVEĎ: " Zlaté pravidlo " - jedno z najstarších morálnych prikázaní obsiahnutých v ľudových prísloviach a porekadlách: „Nerob iným to, čo nechceš, aby robili tebe,“ hovorili starí východní mudrci.

ODPOVEĎ SKUPINY ODBORNÍKOV: “„Zlato“ je základom všetkých základov.

IDENTIFIKÁCIA VEDOMOSTÍ. VYKONANIE PRÁCE A SKÚŠKY ENERGIE

(v počítači, priložený test)

TRÉNINGOVÉ ÚLOHY A OTÁZKY.

1.Čo je páka?

2. Čo sa nazýva rameno sily?

3. Pravidlo vyváženia páky.

4. Vzorec pre pravidlo pákovej rovnováhy.

5. Nájdite chybu na obrázku.

6. Pomocou pravidla rovnováhy páky nájdite F2

d1 = 2 cm d2 = 3 cm

7. Bude páka v rovnováhe?

d1 = 4 cm d2 = 3 cm

Vystupuje skupina lingvistov № 1, 3, 5.

Skupina precíznych pracovníkov vystupuje № 2, 4, 6, 7.

EXPERIMENTÁLNA ÚLOHA PRE ŠTUDENTSKÚ SKUPINU

1. Vyvážte páku

2. Zaveste dve závažia na ľavú stranu páky vo vzdialenosti 12 cm od osi otáčania

3. Vyvážte tieto dve závažia:

a) jedno zaťaženie_ _ _ rameno_ _ _ cm.

b) dve závažia_ _ _ rameno_ _ _ cm.

c) tri závažia_ _ _rameno _ _ _ cm.

So študentmi pracuje konzultant

Vo svete zaujímavých vecí.

„Páky v prírode"

(hovorí víťazka biologickej olympiády Marina Minakova)

PRACOVAŤ NA Ukážka experimentov (konzultant)

ŠTÚDIEč.1 Aplikácia zákona o rovnováhe páky na blok.

MATERIÁL. ale nie pohyblivý blok.

Predtým aktualizované Študenti to musia vysvetliť pevný blok Môcť Učil sa zvážiť ako rovnoramenná páka a víťazstvo v

vedomosti o jednoduchom nedáva silu

mechanizmov. č.2 Rovnováha síl na pohyblivom bloku.

Na základe experimentov študenti usudzujú, že mobil
blok dáva dvojnásobný nárast sily a rovnakú stratu v
spôsoby.

ŠTUDOVAŤ

NOVÝ MATERIÁL. Od Archimedesovej smrti uplynulo viac ako 2000 rokov, ale aj
dnes si v pamäti ľudí zachovávajú jeho slová: „Daj mi bod podpory a
Pozdvihnem pre teba celý svet." Tak povedal vynikajúci staroveký Grék
vedec - matematik, fyzik, vynálezca, ktorý vypracoval teóriu
páku a pochopenie jej schopností.

Pred očami vládcu Syrakúz Archimedes využíva výhodu

komplexné
pomocou zariadenia vyrobeného z pák spustil loď jednou rukou. Motto
každému, kto nájde niečo nové, sa podáva slávna „heuréka!“

Jedným z jednoduchých mechanizmov, ktoré zvyšujú silu, je
naklonená rovina. Poďme určiť prácu vykonanú pomocou
naklonená rovina.

PREUKAZ SKÚSENOSTÍ:

Práca síl na naklonenej rovine.

Meriame výšku a dĺžku naklonenej roviny a

Ich pomer porovnávame so ziskom zapnutého výkonu

F lietadlo.

L A) zopakujte pokus so zmenou uhla dosky.

Záver zo skúseností: naklonená rovina dáva

h prírastok sily je toľkokrát, ako je jeho dĺžka

Viac výšky. =

2. Zlaté pravidlo mechaniky platí aj pre

páka

Pri otáčaní páky koľkokrát

vyhráme v sile, rovnako prehráme

v pohybe.

ZLEPŠENIE Zadania kvality.

A APLIKÁCIAč. 1. Prečo sa vodiči vyhýbajú zastavovaniu vlakov na

VEDOMOSTI. stúpať? (odpovedá skupina lingvistov).

B

č. 2 Blok v polohe B kĺže po naklonenej polohe

rovina, prekonanie trenia. Bude to

posuňte blok do polohy A? (odpoveď je uvedená

presné).

Odpoveď: Bude, pretože hodnotaF trenie bloku na rovine nie je
závisí od plochy kontaktných plôch.

Výpočtové úlohy.

č. 1. Nájdite silu pôsobiacu rovnobežne s dĺžkou naklonenej roviny, ktorej výška je 1 m, dĺžka 8 m, aby na naklonenej rovine udržala bremeno s hmotnosťou 1,6 x 10³ N

Dané: Riešenie:

h = 1 m F = F =

Odpoveď: 2000N

č. 2. Na udržanie saní s jazdcom s hmotnosťou 480 N na ľadovej hore je potrebná sila 120 N po celej dĺžke. Aká je dĺžka hory, ak je jej výška 4 m?

Dané: Riešenie:

h = 4m l =

Odpoveď: 16m

č. 3. Auto s hmotnosťou 3*104 N sa rovnomerne pohybuje na stúpaní dlhom 300 m a výške 30 m. Určte ťažnú silu auta, ak je trecia sila kolies na zemi 750 N. Akú prácu vykoná motor po tejto dráhe?

Dané: Riešenie:

P = 3*104H Sila potrebná na zdvíhanie
Ftr = 750H vozidla bez zohľadnenia trenia

l = 300 m F = F =

h = 30 m Trakčná sila sa rovná: F ťah= F+Ftr=3750H

Fthrust-?, A -? Prevádzka motora: A= Fťah*L

A=3750H*300m=1125*103J

Odpoveď: 1125 kJ

Zhrnutie hodiny, hodnotenie práce študentov konzultantmi pomocou mapy intradiferencovaného prístupu k typom aktivít na hodine.

DOMÁCA ÚLOHA § 72 ods. § 69,71. s. 197 USD 41 č. 5

IN moderná technológia Na prenášanie bremien na staveniskách a v podnikoch sa široko používajú zdvíhacie mechanizmy, ktorých nevyhnutné komponenty možno nazvať jednoduchými mechanizmami. Medzi nimi sú najstaršie vynálezy ľudstva: blok a páka. Staroveký grécky vedec Archimedes uľahčil prácu človeku tým, že mu pri používaní svojho vynálezu dodal na sile a naučil ho meniť smer sily.

Blok je koleso s drážkou po obvode pre lano alebo reťaz, ktorého os je pevne pripevnená k stene alebo stropu.

Zdvíhacie zariadenia zvyčajne nepoužívajú jeden, ale niekoľko blokov. Systém blokov a káblov určených na zvýšenie nosnosti sa nazýva reťazový kladkostroj.

Pohyblivý a pevný blok sú rovnaké starodávne jednoduché mechanizmy ako páka. Už v roku 212 pred Kristom pomocou hákov a drapákov spojených s blokmi dobyli Syrakúzania obliehacie vybavenie Rimanov. Stavbu vojenských vozidiel a obranu mesta viedol Archimedes.

Archimedes považoval pevný blok za rovnoramennú páku.

Moment sily pôsobiaci na jednu stranu kvádra sa rovná momentu sily pôsobiacej na druhú stranu kvádra. Sily, ktoré vytvárajú tieto momenty, sú tiež rovnaké.

Nie je tu žiadny zisk na sile, ale takýto blok vám umožňuje zmeniť smer sily, čo je niekedy potrebné.

Archimedes vzal pohyblivý blok ako páku s nerovným ramenom, ktorá dáva 2-násobné zvýšenie sily. Vo vzťahu k stredu otáčania pôsobia momenty síl, ktoré sa v rovnováhe musia rovnať.

Archimedes študoval mechanické vlastnosti pohyblivého bloku a aplikoval ich v praxi. Podľa Athenaea „bolo vynájdených veľa metód na spustenie gigantickej lode, ktorú postavil syrakuský tyran Hieron, ale mechanik Archimedes pomocou jednoduchých mechanizmov sám dokázal loď pohnúť s pomocou niekoľkých ľudí a pomocou nej spustil obrovskú loď.“ .

Blok neprináša žiadny zisk v práci, čo potvrdzuje zlaté pravidlo mechaniky. Dá sa to ľahko overiť tak, že budete venovať pozornosť vzdialenosti prejdenej rukou a hmotnosti.

Športové plachetnice, podobne ako plachetnice minulosti, sa pri nastavovaní a ovládaní plachiet nezaobídu bez blokov. Moderné lode potrebujú bloky na zdvíhanie signálov a člnov.

Ide o kombináciu pohyblivých a pevných blokov na elektrifikovanej železničnej trati pre nastavenie napätia drôtov.

Tento systém blokov môžu piloti klzákov použiť na zdvihnutie svojich zariadení do vzduchu.

Na získanie moci sa najčastejšie používajú jednoduché mechanizmy. To znamená použitie menšej sily na presun väčšej hmotnosti v porovnaní s ňou. Zároveň sa nárast sily nedosahuje „zadarmo“. Cenou za to je strata vzdialenosti, to znamená, že musíte urobiť väčší pohyb ako bez použitia jednoduchého mechanizmu. Keď sú však sily obmedzené, potom je „výmena“ vzdialenosti za silu prospešná.

Pohyblivé a pevné bloky sú dva typy jednoduchých mechanizmov. Okrem toho sú upravenou pákou, ktorá je tiež jednoduchým mechanizmom.

Pevný blok nezvyšuje silu, jednoducho mení smer jeho aplikácie. Predstavte si, že potrebujete zdvihnúť ťažký náklad pomocou lana. Budete to musieť vytiahnuť. Ak však použijete stacionárny blok, budete musieť ťahať nadol, kým sa náklad zdvihne. V tomto prípade to bude pre vás jednoduchšie, keďže potrebná sila bude pozostávať zo svalovej sily a vašej hmotnosti. Bez použitia stacionárneho bloku by musela byť použitá rovnaká sila, ale bola by dosiahnutá výlučne svalovou silou.

Pevný blok je koleso s drážkou pre lano. Koleso je pevné, môže sa otáčať okolo svojej osi, ale nemôže sa pohybovať. Konce lana (kábla) visia nadol, na jeden je pripevnená záťaž a na druhý pôsobí sila. Ak potiahnete kábel nadol, zaťaženie sa zdvihne.

Keďže nedochádza k prírastku sily, nedochádza ani k strate vzdialenosti. Vo vzdialenosti, o ktorú náklad stúpa, musí byť lano spustené v rovnakej vzdialenosti.

Použitie pohyblivý blok dáva prírastok sily dvakrát (v ideálnom prípade). To znamená, že ak je hmotnosť bremena F, potom na jeho zdvihnutie je potrebné použiť silu F/2. Pohyblivý blok pozostáva z rovnakého kolieska s drážkou pre kábel. Jeden koniec kábla je tu však upevnený a koleso je pohyblivé. Koleso sa pohybuje s nákladom.

Hmotnosť bremena je sila smerujúca nadol. Vyvažujú ju dve sily smerujúce nahor. Jeden je vytvorený podperou, ku ktorej je pripevnený kábel, a druhý ťahaním kábla. Napínacia sila kábla je na oboch stranách rovnaká, čo znamená, že hmotnosť bremena je medzi ne rovnomerne rozložená. Preto je každá sila 2-krát menšia ako hmotnosť bremena.

V reálnych situáciách je prírastok sily menší ako 2-krát, pretože zdvíhacia sila je čiastočne „plytvaná“ hmotnosťou lana a bloku, ako aj trením.

Pohyblivý blok, hoci poskytuje takmer dvojnásobný nárast sily, spôsobuje dvojnásobnú stratu vzdialenosti. Aby sa náklad zdvihol do určitej výšky h, musia sa laná na každej strane bloku zmenšiť o túto výšku, to znamená, že spolu sú 2 hodiny.

Zvyčajne sa používajú kombinácie pevných a pohyblivých blokov - kladkostrojov. Umožňujú vám získať silu a smer. Čím viac pohyblivých blokov je v reťazovom kladkostroji, tým väčší je nárast sily.

Bloky sú klasifikované ako jednoduché mechanizmy. Do skupiny týchto zariadení slúžiacich na premenu sily patrí okrem blokov aj páka a naklonená rovina.

DEFINÍCIA

Blokovať- tuhé teleso, ktoré sa môže otáčať okolo pevnej osi.

Bloky sa vyrábajú vo forme diskov (kolesá, nízke valce atď.) Majúce drážku, cez ktorú prechádza lano (trup, lano, reťaz).

Blok s pevnou osou sa nazýva stacionárny (obr. 1). Pri zdvíhaní bremena sa nehýbe. Pevný blok si možno predstaviť ako páku, ktorá má rovnaké ramená.

Podmienkou rovnováhy kvádra je podmienka rovnováhy momentov síl, ktoré naň pôsobia:

Blok na obr. 1 bude v rovnováhe, ak budú ťahové sily závitov rovnaké:

keďže ramená týchto síl sú rovnaké (OA=OB). Stacionárny blok neposkytuje zvýšenie sily, ale umožňuje vám zmeniť smer sily. Ťahanie za lano, ktoré prichádza zhora, je často pohodlnejšie ako za lano, ktoré prichádza zdola.

Ak sa hmotnosť bremena priviazaného k jednému koncu lana prehodeného cez pevný blok rovná m, na jeho zdvihnutie by sa na druhý koniec lana mala pôsobiť sila F rovnajúca sa:

za predpokladu, že neberieme do úvahy treciu silu v bloku. Ak je potrebné vziať do úvahy trenie v bloku, zadajte koeficient odporu (k), potom:

Ako náhrada bloku môže slúžiť hladká pevná podpera. Cez takúto podperu sa prehodí lano (lano), ktoré sa kĺže po podpere, no zároveň sa zvyšuje trecia sila.

Stacionárny blok neprináša žiadny zisk v práci. Dráhy, ktorými prechádzajú miesta pôsobenia síl, sú rovnaké, rovné sile, teda rovné práci.

Na získanie sily pomocou pevných blokov sa používa kombinácia blokov, napríklad dvojitý blok. Bloky musia mať rôzne priemery. Sú navzájom nehybne spojené a namontované na jednej osi. Ku každému bloku je pripevnené lano, ktoré sa môže omotať okolo bloku alebo z neho bez skĺznutia. Ramená síl v tomto prípade budú nerovnaké. Dvojitá kladka pôsobí ako páka s ramenami rôznych dĺžok. Obrázok 2 znázorňuje schému dvojitého bloku.

Rovnovážnou podmienkou pre páku na obr. 2 bude vzorec:

Dvojitý blok môže premieňať silu. Aplikovaním menšej sily na lano navinuté okolo bloku s veľkým polomerom sa získa sila, ktorá pôsobí zo strany lana navinutého okolo bloku s menším polomerom.

Pohyblivý blok je blok, ktorého os sa pohybuje spolu s nákladom. Na obr. 2, pohyblivý blok možno považovať za páku s ramenami rôznych veľkostí. V tomto prípade je bod O osou páky. OA - rameno sily; OB - rameno sily. Pozrime sa na Obr. 3. Rameno sily je dvakrát väčšie ako rameno sily, preto pre rovnováhu je potrebné, aby veľkosť sily F bola polovičná ako veľkosť sily P:

Môžeme konštatovať, že pomocou pohyblivého bloku získame dvojnásobný nárast sily. Rovnovážny stav pohybujúceho sa bloku bez zohľadnenia trecej sily zapíšeme ako:

Ak sa pokúsime vziať do úvahy treciu silu v bloku, potom zadáme koeficient odporu bloku (k) a dostaneme:

Niekedy sa používa kombinácia pohyblivého a pevného bloku. V tejto kombinácii sa pre pohodlie používa pevný blok. Neposkytuje nárast sily, ale umožňuje vám zmeniť smer sily. Pohyblivý blok sa používa na zmenu množstva aplikovanej sily. Ak konce lana obopínajúceho blok zvierajú rovnaké uhly s horizontom, potom sa pomer sily pôsobiacej na záťaž k hmotnosti tela rovná pomeru polomeru bloku k tetive oblúka, ktorý lano obopína. Ak sú laná rovnobežné, sila potrebná na zdvihnutie bremena bude potrebná dvakrát menšia ako hmotnosť zdvíhaného bremena.

Zlaté pravidlo mechaniky

Jednoduché mechanizmy vám v práci nevyhrajú. Ako naberáme na sile, rovnako strácame na vzdialenosti. Keďže sa práca rovná skalárnemu súčinu sily a posunutia, pri použití pohyblivých (aj stacionárnych) blokov sa nemení.

Vo forme vzorca možno „zlaté pravidlo“ napísať takto:

kde je dráha, ktorú prejde bod pôsobenia sily – dráha priechodná bodom použitie sily.

Zlaté pravidlo je najjednoduchšia formulácia zákona zachovania energie. Toto pravidlo platí pre prípady rovnomerného alebo takmer rovnomerného pohybu mechanizmov. Translačné vzdialenosti koncov lán súvisia s polomermi blokov ( a ) ako:

Dostávame, že na splnenie „zlatého pravidla“ pre dvojitý blok je potrebné, aby:

Ak sú sily vyrovnané, blok je v pokoji alebo sa pohybuje rovnomerne.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie	Pomocou systému dvoch pohyblivých a dvoch pevných blokov pracovníci zdvíhajú konštrukčné trámy, pričom pôsobia silou rovnajúcou sa 200 N. Aká je hmotnosť (m) trámov? Ignorujte trenie v blokoch.
Riešenie	Urobme si kresbu. Hmotnosť bremena aplikovaného na nosný systém sa bude rovnať gravitačnej sile, ktorá pôsobí na zdvihnuté telo (nosník): Pevné bloky nedávajú žiadne výhry v sile. Každý pohybujúci sa blok zvyšuje silu dvakrát, preto v našich podmienkach získame nárast sily štyrikrát. To znamená, že môžeme napísať: Zistili sme, že hmotnosť lúča sa rovná: Vypočítajme hmotnosť lúča, akceptujeme:
Odpoveď	m = 80 kg

PRÍKLAD 2

Cvičenie	Nech výška, do ktorej robotníci zdvihnú trámy v prvom príklade, sa rovná m Akú prácu vykonávajú robotníci? Akú prácu vykoná náklad, aby sa presunul do danej výšky?
Riešenie	V súlade so „zlatým pravidlom“ mechaniky, ak pri použití existujúceho blokového systému získame štvornásobný nárast sily, strata pohybu bude tiež štvornásobná. V našom príklade to znamená, že dĺžka lana (l), ktorú by si pracovníci mali zvoliť, bude štyrikrát väčšia ako vzdialenosť, ktorú náklad prejde, to znamená: