Инструментите са наши помощници
Презентация на урока. 7 клас
Чертежи от учебника на М. М. Балашов "Физика-7" (М.: Просвещение, 1995).
Целта на урока: да систематизира и разшири знанията по темата, да покаже нейната приложна стойност.
Цели на урока: да се научи да работи в екип, да покаже знанията си в нестандартни ситуации, да реализира творчески способности.
Оборудване: модел на врати, верижен телфер, микрометър, винтове, болтове, микрометър, плакати.
Подготовка. При изучаването на темата "Работа и енергия" момчетата се запознаха с лоста, подвижните и неподвижните блокове, наклонената равнина, както и "златното правило" на механиката. Проверката на домашните работи ви позволява да определите способността им да прилагат знания в нови условия. В урока на децата беше дадена задача да съставят „паспорт“: нарисувайте инструмент на лист от албуми, посочете името и целта му, определете кой от простите механизми използва, изобразете силите, действащи по време на работа и техните рамене, и също така изчислете получената печалба. Какво не са използвали учениците: различни видове ножици, пирони, щипки за захар и ядки, резачки за тел, гребло, градинска количка, лост, лопата и др. Освен това всяка група подготви разказ за прости механизми, с които учениците не са се запознали в уроците. За тяхното представяне беше необходимо да се носи подходящ инструмент или да се направи негов модел, да се нарисуват обяснителни плакати и да се изчисли получената печалба. Така учениците в този урок получиха нови знания.
Напредък на урока
Учител. Изучихме правилото за ливъридж и "златното правило" на механиката. Формулирайте ги. (Чуват се отговори.) Тези правила са в основата на работата на различни инструменти и устройства, използвани в технологиите и ежедневието, когато е необходимонабирам сила или по пътя. Днес, въз основа на тези правила, ще опишем работата на прости механизми. Нека да чуем публикации за инструментите, които използвате у дома.
Ученик 1. Изучавах щипки за захар. Клещите са лост, чиято ос на въртене минава през винта, свързващ двете половини. Работната сила F1 е мускулната сила на ръката на лицето, което стиска щипката. Силата F2 е съпротивителната сила на захарта. Дръжките на щипките са много по-дълги от остриетата. съпротивителната сила на захарта е достатъчно голяма и за да я балансирате с по-малка сила, трябва да вземете по-голямо рамо.
Според правилото на лоста следва, че (l1 = OA = 80 mm, l2 = OB = 34 mm.)
Тези клещи дават увеличение на силата 2,3 пъти. Тоест с тяхна помощ можете да разделите парче захар, като приложите сила 2,3 пъти по-малка.
(Учителят избира още няколко ученици, които са подготвили „паспорти“ за различни инструменти, останалите предават работата си. На магнитната дъска веднага се организира изложба „Инструментите са наши помощници“. До следващия урок „паспортите“ ще бъдат проверени и ще бъдат оценени.)
Учител. Браво, идентифицирахте много инструменти, които работят като ливъридж. Но има и други прости механизми - порта, винт, клин, механизми за предаване на движение. Сега работните групи ще ни разкажат за тях и ще демонстрират действието им.
Група 1. Ще ви запознаем с работата на портата. Често се използва за повдигане на вода от кладенец. Портата не е нищо повече от един вид лост. Има барабан, монтиран на вал и се задвижва от дръжка. Рамене на вратата: l1 = R - дължина на дръжката; l2 = r е радиусът на вала. Условието за равновесие е равенството F1. R = F2 . r. Следователно получаваме F1= F2. r/R. Колкото по-голям е радиусът на дръжката в сравнение с радиуса на вала, толкова по-голям епечалба във властта. (Демонстрира се модел на кладенец с порта, издига се „кофа“.) В този модел радиусът на дръжката е 4,5 см, радиусът на вала е 1,5 см. Съотношението R / r = 3. Следователно получаваме увеличение на силата 3 пъти. Тоест, когато повдигаме кофа с вода с тегло 90 N (с тегло 9 kg), ние прилагаме сила от само 30 N. Можете да получите много по-голяма печалба в сила, но не трябва да правите радиуса на дръжката твърде голям, т.к. ще бъде неудобно да завъртите такава дръжка, когато повдигате водата, а твърде голямата загуба на разстояние ще доведе до много ниска скорост на повдигане, което също е неудобно. Дръжката обаче може да бъде заменена с колело или система със спици.
Група 2. Знаем, че като използвате фиксиран блок, можете да промените посоката на силата, а като използвате движещ се блок, можете да получите двойно увеличение на силата. Техниката използва комбинации от подвижни и неподвижни блокове. Такова устройство се нарича макара. Полиспаст е изобретен от Архимед; използва се за вдигане на големи тежести и дава многократно увеличение на силата.
Нека разгледаме действието му. Верижният подемник се състои от две групи блокове; една група е монтирана на обща ос и фиксирана неподвижно. А втората група блокове, монтирани на друга ос, могат да се издигат и падат заедно с товара, т.е. е мобилен. Печалбата в сила е 2n (n е броят на блоковете), т.к блоковете работят независимо един от друг. Теглото на товара се разпределя равномерно между блоковете (P / n), а с добавянето на всеки нов блок силата намалява наполовина. В резултат на това приложената сила трябва да бъде равна на F=P/(2n). Разбира се, печалбата в сила води до загуба на разстояние, така че ние не печелим в работата.
Трябва обаче да се отбележи, че с увеличаване на броя на блоковете ефективността на верижния подемник намалява: например, ако ефективността на един блок е 95%, тогава ефективността на верижен подемник от четири блока е 91% иот десет блока - 78%.
Група 3. В допълнение към получаването на печалба в силата или разстоянието, често е необходимо да се преобразува движението, например постъпателното движение на бутало във въртеливо движение на колело. Такава трансформация се извършва от колянов механизъм - незаменима част от дизайна на автомобили, дизелови локомотиви, трактори. В много устройства (плейъри, комбайни, конвейери и др.) е необходимо въртеливото движение на една ролка или вал да се преобразува във въртеливото движение на друга, но с различен период. Нека разгледаме тези механизми по-подробно.
Предаването на ремъчен ремък се осъществява с помощта на безкраен ремък, покриващ две ролки. Движението и силата от задвижващата шайба се прехвърлят към задвижваната шайба поради силата на триене между ремъка и повърхността на шайбите. Ако трябва да се каже на задвижваната шайба да се движи в обратна посока, тогава ремъкът се пресича. Ако радиусите на тези макари са еднакви, тогава и двете се въртят с еднаква скорост, но ако са различни, тогава по-голямата макара се върти по-бавно със същото количество, тъй като нейният радиус е по-голям от радиуса на малката макара.
Зъбното предаване се използва в случаите, когато е необходима стриктна координация на движенията на задвижващия и задвижвания вал и разстоянието между тях е малко. Ако в трансмисията участват две предавки, тогава задвижваният вал се върти в обратна посока; при използване на третото (междинно) зъбно колело задвижващите и задвижваните колела се движат в една и съща посока.
В случаите, когато валовете са на значително разстояние един от друг, се използва верижно задвижване, например при велосипед.
(Учениците демонстрират видове зъбни колела върху модели, механични играчки и др.)
Група 4. Винтът е вид наклонена равнина. С него можетеполучите значително увеличение на силата. Представете си, че наклонена равнина с височина h и дължина l е навита на тръба. Такава "конструкция" е едно завъртане на добре познати видове винтове - болтове и винтове. Завъртайки гайката на болта, ние го повдигаме по наклонената равнина и печелим в сила: където h е височината на наклонената равнина, l е дължината на нейната основа. Когато завивате винт в дървена дъска или закрепвате части с болт и гайка, трябва да преодолеете силата на триене и силата на еластичност на материала. Те са толкова големи, че е трудно да направите това с пръсти, а понякога и невъзможно. В същото време увеличаването на силата, получено с помощта на винт, не е достатъчно, трябва да използвате и лостове: отвертки и гаечни ключове.
(Учениците демонстрират донесените болтове и винтове, показват резултатите от изчисленията, говорят за градински, глинени, ледени бормашини; показват закрепването на части с болтове.)
Понякога увеличаването на силата не е основното при използването на винта, по-важна е загубата на разстояние, което дава винтът. Това се използва например за плавно подаване на ножа в струг или за подобряване на точността при измерване на разстояния с микрометър. На демонстрационния модел на микрометъра ясно се вижда, че неговата подвижна гъба се движи като гайка на винт. След пълно завъртане гайката се премества на една стъпка на винта. Нека стъпката на винта е 1 мм. Прилагаме еднаква скала от 100 деления върху повърхността на гайката. Ясно е, че когато гайката се завърти с една степен, тя се измества по дължината на винта с 0,01 mm. Именно с тази точност може да се използва микрометър за определяне на размера на частите. В крайна сметка това е 100 пъти по-точно от използването на линийка! Ясно е, че не може да се направи без микрометър в производството.
И сега ще демонстрираме как, използвайки микрометър, можете директно, без да използватесериен метод, измерване на размера на малки тела.
Размер
Измерение
микрометър
владетел
–
Група 5. Клин, подобно на винт, е вид наклонена равнина. Клинът е предназначен за цепене на здрави предмети. Той се забива в пролуките между частите, за да се създаде по-голяма сила на натиск на една част върху друга и по този начин да се увеличи силата на статично триене между тях, което ще осигури надеждното им сцепление. С огромните сили, приложени към клина, той трябва да е много здрав, направен от най-твърдия материал. Клиновете се използват за плътно прилепване на дупето към дръжката на брадвата, клиновидна форма се придава на остриетата на щипки за захар, ножове, резачки за тел. Защо мислите, че казват това: „Избиват клин с клин“?
(След като изслуша мнението на класа, групата дава своята интерпретация на този израз.)
Учител. Лост, блокове, порта, клин, винт - най-простите механизми, използвани за трансформиране на сила и разстояние. Въпреки това, печалбата в сила, получена с помощта на отделни механизми, е малка. Ограничава се от здравината на материалите, от които са изработени самите механизми, и от това колко са удобни.
(При обобщаване на резултатите от урока е от голямо значение да се обсъдят посланията на групите, когато самите ученици оценяват съдържанието, яснотата и емоционалността на изказванията на своите съученици.)
Литература
Балашов М.М. Физика-7. - М .: Образование, 1995. Перышкин А.В. Физика-7. - M .: Bustard, 2000. Енциклопедичен речник на млад техник. - М .: Педагогика, 1988.