Apakah syarat untuk keseimbangan tuil? Penggunaan hukum keseimbangan tuil pada bongkah: peraturan emas mekanik. IV. Peringkat asimilasi pengetahuan baru

Bahagian: Fizik

Jenis pelajaran: pengajaran dalam mempelajari bahan baharu

Objektif pelajaran:

• Pendidikan:
  • membiasakan diri dengan penggunaan mekanisme mudah dalam alam semula jadi dan teknologi;
  • membangunkan kemahiran dalam menganalisis sumber maklumat;
  • mewujudkan secara eksperimen peraturan keseimbangan tuas;
  • untuk membangunkan keupayaan pelajar untuk menjalankan eksperimen (eksperimen) dan membuat kesimpulan daripada mereka.
• Pendidikan:
  • mengembangkan kemahiran memerhati, menganalisis, membanding, membuat generalisasi, mengelas, merangka rajah, merumus kesimpulan berdasarkan bahan yang dipelajari;
  • mengembangkan minat kognitif, kebebasan berfikir dan kecerdasan;
  • mengembangkan celik huruf ucapan lisan;
  • mengembangkan kemahiran kerja amali.
• Pendidikan:
  • pendidikan moral: cintakan alam semula jadi, rasa tolong menolong bersama, etika kerja berkumpulan;
  • memupuk budaya dalam organisasi kerja pendidikan.

Konsep asas:

• mekanisme
• lengan tuil
• kekuatan bahu
• blok
• pintu gerbang
• satah condong
• baji
• skru

peralatan: komputer, pembentangan, edaran (kad kerja), tuil pada tripod, set pemberat, kit makmal mengenai topik “Mekanik, mekanisme mudah».

SEMASA KELAS

I. Peringkat organisasi

1. Salam.
2. Penentuan ketidakhadiran.
3. Menyemak kesediaan murid untuk pelajaran.
4. Menyemak kesediaan bilik darjah untuk pelajaran.
5. Organisasi perhatian .

II. Peringkat semak kerja rumah

1. Mendedahkan bahawa seluruh kelas telah menyiapkan kerja rumah.
2. Pemeriksaan visual tugasan dalam buku kerja.
3. Mengetahui sebab kegagalan individu pelajar menyiapkan tugasan.
4. Soalan tentang kerja rumah.

III. Peringkat menyediakan pelajar untuk asimilasi aktif dan sedar bahan baru

"Saya boleh memusingkan Bumi dengan tuil, berikan saya titik tumpu"

Archimedes

Teka teka-teki:

1. Dua cincin, dua hujung, dan stud di tengah. ( Gunting)

2. Dua beradik perempuan berayun - mereka mencari kebenaran, dan apabila mereka mencapainya, mereka berhenti. ( Penimbang)

3. Dia tunduk, dia tunduk - dia akan pulang - dia akan menghulurkan. ( Ax)

4. Apakah jenis gergasi ajaib ini?
Mencapai tangannya ke awan
Berfungsi:
Membantu membina rumah. ( Kren )

– Lihat dengan teliti pada jawapan sekali lagi dan namakannya dalam satu perkataan. "Senjata, mesin" diterjemahkan daripada bahasa Yunani bermaksud "mekanisme."

Mekanisme– daripada perkataan Yunani"????v?" – senjata, pembinaan.
kereta– daripada perkataan Latin “ mesin" – pembinaan.

– Ternyata tongkat biasa adalah mekanisme yang paling mudah. Siapa tahu apa namanya?
– Mari kita rumuskan topik pelajaran bersama-sama: ….
– Buka buku nota anda, tulis tarikh dan topik pelajaran: “Mekanisme mudah. Syarat untuk keseimbangan tuil."
– Apakah matlamat yang perlu kami tetapkan untuk anda hari ini dalam kelas...

IV. Peringkat asimilasi pengetahuan baru

"Saya boleh memutar Bumi dengan tuil, berikan saya titik tumpu" - kata-kata ini, yang merupakan epigraf pelajaran kita, dikatakan oleh Archimedes lebih daripada 2000 tahun yang lalu. Tetapi orang masih ingat mereka dan menyampaikannya dari mulut ke mulut. kenapa? Adakah Archimedes betul?

– Tuas mula digunakan oleh orang pada zaman dahulu.
– Pada pendapat anda untuk apa mereka?
– Sudah tentu, untuk memudahkan kerja.
– Orang pertama yang menggunakan tuil ialah nenek moyang prasejarah jauh kita, yang menggunakan kayu untuk mengalihkan batu berat untuk mencari akar yang boleh dimakan atau haiwan kecil yang bersembunyi di bawah akar. Ya, ya, lagipun, kayu biasa yang mempunyai titik tumpu di sekelilingnya yang boleh diputar adalah tuas sebenar.
Terdapat banyak bukti bahawa di negara purba - Babylon, Mesir, Greece - pembina menggunakan tuas secara meluas semasa mengangkat dan mengangkut patung, tiang dan batu besar. Pada masa itu, mereka tidak tahu tentang hukum leverage, tetapi mereka sudah tahu betul bahawa tuas di tangan mahir mengubah beban berat menjadi ringan.
Lengan tuas– merupakan sebahagian daripada hampir setiap mesin moden, alat mesin, mekanisme. Jengkaut menggali parit - "lengan" besinya dengan baldi bertindak sebagai tuil. Pemandu menukar kelajuan kereta menggunakan tuil anjakan gear. Ahli farmasi menggantung serbuk pada penimbang farmasi yang sangat tepat; bahagian utama penimbang ini ialah tuil.
Apabila mengorek katil di taman, penyodok di tangan kita juga menjadi tuas. Semua jenis lengan goyang, pemegang dan pintu adalah semua tuil.

- Mari kita berkenalan dengan mekanisme mudah.

Kelas dibahagikan kepada enam kumpulan eksperimen:

Pertama mengkaji satah condong.
2nd memeriksa tuil.
Yang ke-3 sedang mengkaji blok.
Yang ke-4 sedang mengkaji pintu pagar.
Yang ke-5 mengkaji baji.
6 mengkaji skru.

Kerja dijalankan mengikut penerangan yang dicadangkan untuk setiap kumpulan dalam kad kerja. ( Lampiran 1 )

Berdasarkan jawapan pelajar, kami merangka rajah. ( Lampiran 2 )

– Apakah mekanisme yang anda kenali...
– Untuk apa mekanisme mudah digunakan? ...

Lengan tuas- badan tegar yang mampu berputar mengelilingi sokongan tetap. Dalam amalan, peranan tuil boleh dimainkan oleh kayu, papan, linggis, dll.
Tuas mempunyai fulcrum dan bahu. Bahu– ini adalah jarak terpendek dari titik tumpu ke garis tindakan daya (iaitu, serenjang diturunkan dari titik tumpu ke garis tindakan daya).
Biasanya, daya yang dikenakan pada tuil boleh dianggap sebagai berat badan. Kami akan memanggil salah satu kuasa sebagai daya rintangan, yang lain sebagai daya penggerak.
Pada imej ( Lampiran 4 ) anda melihat tuas lengan yang sama, yang digunakan untuk mengimbangi daya. Contoh penggunaan leverage sedemikian ialah skala. Pada pendapat anda, apakah yang akan berlaku jika salah satu kuasa itu berganda?
Betul, penimbang akan menjadi tidak seimbang (saya tunjukkan pada penimbang biasa).
Adakah anda fikir ada cara untuk mengimbangi kuasa yang lebih besar dengan kuasa yang lebih kecil?

Lelaki, saya cadangkan anda dalam kursus eksperimen mini terbitkan keadaan keseimbangan untuk tuil.

Eksperimen

Terdapat tuas makmal di atas meja. Mari kita ketahui bersama bila tuil akan berada dalam keseimbangan.
Untuk melakukan ini, gantung satu pemberat pada cangkuk di sebelah kanan pada jarak 15 cm dari paksi.

• Imbangkan tuil dengan satu berat. Ukur bahu kiri anda.
• Imbangkan tuil, tetapi dengan dua pemberat. Ukur bahu kiri anda.
• Imbangkan tuil, tetapi dengan tiga pemberat. Ukur bahu kiri anda.
• Imbangkan tuil, tetapi dengan empat pemberat. Ukur bahu kiri anda.

- Apakah kesimpulan yang boleh dibuat:

• Di mana terdapat lebih banyak kekuatan, di situ kurang leverage.
• Seberapa kali kekuatan telah meningkat, begitu banyak kali bahu telah berkurangan,

- Mari kita rumuskan peraturan imbangan tuil:

Tuas berada dalam keseimbangan apabila daya yang bertindak ke atasnya adalah berkadar songsang dengan lengan daya ini.

– Sekarang cuba tulis peraturan ini secara matematik, iaitu formula:

F 1 l 1 = F 2 l 2 => F 1 / F 2 = l 2 / l 1

Peraturan keseimbangan tuas telah ditubuhkan oleh Archimedes.
Daripada peraturan ini ia mengikuti bahawa daya yang lebih kecil boleh digunakan untuk mengimbangi daya yang lebih besar menggunakan tuil.

Relaksasi: Tutup mata anda dan tutup dengan tapak tangan anda. Bayangkan sehelai kertas putih dan cuba tulis secara mental nama pertama dan nama keluarga anda di atasnya. Letakkan noktah di penghujung entri. Sekarang lupakan tentang huruf dan ingat hanya noktah. Ia sepatutnya kelihatan kepada anda bergerak dari sisi ke sisi dengan gerakan goyang yang perlahan dan lembut. Awak dah rileks...lepas tapak tangan, buka mata, kita kembali ke alam nyata penuh kekuatan dan tenaga.

V. Peringkat penyatuan pengetahuan baharu

1. Sambung ayat...

• Tuas ialah... badan tegar yang boleh berputar mengelilingi sokongan tetap
• Tuas berada dalam keseimbangan jika... daya yang bertindak ke atasnya adalah berkadar songsang dengan lengan kuasa-kuasa ini.
• Leverage kuasa adalah... jarak terpendek dari titik tumpu ke garis tindakan daya (iaitu, serenjang jatuh dari titik tumpu ke garis tindakan daya).
• Kekuatan diukur dalam...
• Leverage diukur dalam...
• Mekanisme mudah termasuk... tuil dan jenisnya: – baji, skru; satah condong dan jenisnya: baji, skru.
• Mekanisme mudah diperlukan untuk... untuk mendapatkan kuasa

2. Isi jadual (sendiri):

Cari mekanisme mudah dalam peranti

KAWALAN BERSAMA

Pindahkan penilaian selepas kawalan bersama ke kad penilaian kendiri.

Adakah Archimedes betul?

Archimedes yakin bahawa tidak ada beban berat yang tidak dapat diangkat oleh seseorang - dia hanya perlu menggunakan tuil.
Namun Archimedes melebih-lebihkan keupayaan manusia. Jika Archimedes tahu betapa besarnya jisim itu Glob, maka dia mungkin akan menahan diri daripada seruan yang dikaitkan dengannya oleh legenda: "Beri saya titik sokongan, dan saya akan mengangkat Bumi!" Lagipun, untuk menggerakkan bumi hanya 1 cm, tangan Archimedes perlu bergerak sejauh 10 18 km. Ternyata untuk menggerakkan Bumi satu milimeter, lengan panjang tuil mestilah lebih besar daripada lengan pendek sebanyak 100,000,000,000 trilion. sekali! Penghujung lengan ini akan mengembara 1,000,000 trilion. kilometer (kira-kira). Dan seseorang itu akan mengambil masa berjuta-juta tahun untuk menempuh jalan sebegitu!.. Tetapi ini adalah topik pelajaran yang lain.

VI. Peringkat maklumat kepada pelajar tentang kerja rumah, arahan bagaimana untuk menyelesaikannya

1. Merumuskan: apakah perkara baru yang dipelajari dalam pelajaran, bagaimana kelas berfungsi, yang mana pelajar bekerja dengan tekun (gred).

2. Kerja rumah

Semua orang: § 55-56
Bagi mereka yang berminat: buat teka silang kata mengenai topik "Mekanisme mudah di rumah saya"
Secara individu: sediakan mesej atau pembentangan "Tuil dalam hidupan liar", "Kuasa tangan kita".

- Kelas sudah tamat! Selamat tinggal, semua yang terbaik untuk anda!

Tuas ialah badan tegar yang boleh berputar mengelilingi titik tetap.

Titik tetap dipanggil fulcrum.

Contoh tuas yang terkenal ialah ayunan (Rajah 25.1).

Bilakah dua orang di atas jungkat-jungkit mengimbangi satu sama lain? Mari kita mulakan dengan pemerhatian. Anda, sudah tentu, perasan bahawa dua orang yang sedang berbuai mengimbangi satu sama lain jika mereka mempunyai berat yang lebih kurang sama dan berada pada jarak yang lebih kurang sama dari titik tumpu (Rajah 25.1, a).

nasi. 25.1. Keadaan imbangan untuk ayunan: a - orang yang mempunyai berat yang sama mengimbangi satu sama lain apabila mereka duduk pada jarak yang sama dari titik tumpu; b - orang yang berbeza berat mengimbangi satu sama lain apabila yang lebih berat duduk lebih dekat dengan titik tumpu

Jika kedua-dua ini sangat berbeza dalam berat, ia mengimbangi antara satu sama lain hanya jika yang lebih berat terletak lebih dekat dengan titik tumpu (Rajah 25.1, b).

Sekarang mari kita beralih daripada pemerhatian kepada eksperimen: mari kita cari secara eksperimen keadaan untuk keseimbangan tuil.

Mari letak pengalaman

Pengalaman menunjukkan bahawa beban yang sama berat mengimbangi tuil jika ia digantung pada jarak yang sama dari titik tumpu (Rajah 25.2, a).

Jika beban mempunyai berat yang berbeza, maka tuil berada dalam keseimbangan apabila beban yang lebih berat adalah seberapa banyak kali lebih dekat dengan titik tumpu kerana beratnya lebih besar daripada berat paru-paru kargo (Rajah 25.2, b, c).

nasi. 25.2. Eksperimen untuk mencari keadaan keseimbangan tuil

Keadaan keseimbangan tuil. Jarak dari titik tumpu ke garis lurus di mana daya bertindak dipanggil lengan daya ini. Mari kita nyatakan dengan F 1 dan F 2 daya yang bertindak pada tuil dari sisi beban (lihat gambar rajah di sebelah kanan Rajah 25.2). Mari kita nyatakan bahu kuasa-kuasa ini sebagai l 1 dan l 2, masing-masing. Eksperimen kami telah menunjukkan bahawa tuil berada dalam keseimbangan jika daya F 1 dan F 2 digunakan pada tuil cenderung untuk memutarkannya ke arah yang bertentangan, dan modul daya adalah berkadar songsang dengan lengan daya ini:

F 1 /F 2 = l 2 /l 1.

Keadaan keseimbangan tuas ini telah ditubuhkan secara eksperimen oleh Archimedes pada abad ke-3 SM. e.

Anda boleh mengkaji keadaan keseimbangan tuil secara eksperimen dalam kerja makmal № 11.

Tuas ialah badan tegar yang boleh berputar mengelilingi titik tetap. Titik tetap dipanggil titik tumpuan. Jarak dari titik tumpu ke garis tindakan daya dipanggil bahu kuasa ini.

Keadaan keseimbangan tuil: tuas berada dalam keseimbangan jika daya dikenakan pada tuas F 1 Dan F 2 cenderung untuk memutarkannya ke arah yang bertentangan, dan modul daya adalah berkadar songsang dengan bahu daya ini: F 1 / F 2 = l 2 / l 1 Peraturan ini ditubuhkan oleh Archimedes. Menurut legenda, dia berseru: Beri saya pijakan dan saya akan mengangkat Bumi .

Untuk tuas ia dipenuhi « Peraturan Emas» mekanik (jika geseran dan jisim tuil boleh diabaikan).

Dengan menggunakan sedikit daya pada tuil yang panjang, anda boleh menggunakan hujung tuil yang satu lagi untuk mengangkat beban yang beratnya melebihi daya ini. Ini bermakna dengan menggunakan leverage, keuntungan dalam kuasa boleh dicapai. Apabila menggunakan leverage, keuntungan dalam kuasa semestinya disertai dengan kerugian yang sama sepanjang perjalanan.

Detik kuasa. Peraturan Detik

Hasil darab modulus daya dan bahunya dipanggil momen kekuatan.M = Fl , di mana M ialah momen daya, F ialah daya, l ialah leverage daya.

Peraturan Detik: Tuil berada dalam keseimbangan jika jumlah momen daya yang cenderung untuk memutarkan tuas ke satu arah adalah sama dengan jumlah momen daya yang cenderung untuk memutarkannya ke arah yang bertentangan. Peraturan ini adalah benar untuk mana-mana padu, mampu berputar mengelilingi paksi tetap.

Momen daya mencirikan tindakan berputar daya. Tindakan ini bergantung pada kedua-dua daya dan leveragenya. Itulah sebabnya, sebagai contoh, apabila ingin membuka pintu, mereka cuba menggunakan daya sejauh mungkin dari paksi putaran. Dengan bantuan kuasa kecil, momen penting dicipta, dan pintu terbuka. Ia lebih sukar untuk membukanya dengan menggunakan tekanan berhampiran engsel. Atas sebab yang sama, lebih mudah untuk membuka nat dengan yang lebih lama sepana, skru lebih mudah ditanggalkan menggunakan pemutar skru dengan pemegang yang lebih lebar, dsb.

Unit SI bagi momen daya ialah meter newton (1 N*m). Ini ialah momen bagi daya 1 N yang mempunyai bahu 1 m.

Adakah anda tahu apa itu blok? Ini adalah benda bulat dengan cangkuk yang digunakan untuk mengangkat beban ke ketinggian di tapak pembinaan.

Adakah ia kelihatan seperti tuas? hampir tidak. Walau bagaimanapun, blok itu juga merupakan mekanisme yang mudah. Selain itu, kita boleh bercakap tentang kebolehgunaan undang-undang keseimbangan tuil ke blok. Bagaimana ini boleh berlaku? Mari kita fikirkan.

Penggunaan hukum keseimbangan

Blok adalah peranti yang terdiri daripada roda dengan alur yang melaluinya kabel, tali atau rantai dilalui, serta klip dengan cangkuk yang dipasang pada gandar roda. Blok boleh diperbaiki atau alih. Bongkah tetap mempunyai paksi tetap dan tidak bergerak apabila mengangkat atau menurunkan beban. Bongkah pegun membantu menukar arah daya. Dengan membaling tali di atas bongkah sedemikian, digantung di bahagian atas, kita boleh mengangkat beban ke atas, sementara diri kita berada di bawah. Walau bagaimanapun, menggunakan blok tetap tidak memberi kita apa-apa keuntungan dalam kekuatan. Kita boleh bayangkan blok dalam bentuk tuil berputar di sekeliling sokongan tetap - paksi blok. Kemudian jejari blok akan sama dengan lengan yang digunakan pada kedua-dua belah daya - daya cengkaman tali kami dengan beban di satu sisi dan daya graviti beban pada yang lain. Bahu akan sama, jadi tidak ada keuntungan dalam kekuatan.

Keadaannya berbeza dengan blok yang bergerak. Blok yang bergerak bergerak bersama dengan beban, seolah-olah ia terletak di atas tali. Dalam kes ini, titik tumpu pada setiap saat masa akan berada pada titik sentuhan blok dengan tali pada satu sisi, kesan beban akan dikenakan ke tengah blok, di mana ia dilekatkan pada paksi. , dan daya tarikan akan dikenakan pada titik sentuhan dengan tali pada bahagian lain blok. Iaitu, bahu berat badan akan menjadi jejari blok, dan bahu daya tujahan kita akan menjadi diameter. Diameter, seperti yang diketahui, adalah dua kali jejari; oleh itu, lengan berbeza panjangnya sebanyak dua kali, dan penambahan kekuatan yang diperoleh dengan bantuan bongkah alih adalah sama dengan dua. Dalam amalan, gabungan blok tetap dan blok alih digunakan. Blok pegun yang dipasang di bahagian atas tidak memberikan apa-apa keuntungan dalam kekuatan, tetapi ia membantu mengangkat beban semasa berdiri di bawah. Dan blok yang bergerak, bergerak bersama beban, menggandakan daya yang dikenakan, membantu mengangkat beban besar ke ketinggian.

Peraturan keemasan mekanik

Timbul persoalan: adakah peranti yang digunakan memberi faedah semasa beroperasi? Kerja ialah hasil darab jarak yang dilalui dan daya yang dikenakan. Pertimbangkan tuas dengan lengan yang berbeza dengan faktor dua panjang lengan. Tuas ini akan memberi kita keuntungan dalam kekuatan dua kali ganda, walau bagaimanapun, leverage dua kali ganda akan bergerak dua kali lebih jauh. Iaitu, walaupun mendapat kekuatan, kerja yang dilakukan akan sama. Ini adalah kesamaan kerja apabila menggunakan mekanisme mudah: bilangan kali kita memperoleh kekuatan, bilangan kali kita kalah dalam jarak. Peraturan ini dipanggil peraturan emas mekanik, dan ia terpakai pada semua mekanisme mudah. Oleh itu, mekanisme mudah menjadikan kerja seseorang lebih mudah, tetapi tidak mengurangkan kerja yang dilakukannya. Mereka hanya membantu menterjemah satu jenis usaha kepada yang lain, lebih mudah dalam situasi tertentu.