uroki-fiziki-8kl

Найбільш плідним...

...винахідником простих механізмів був геніальний Архімед, якому приписують більше 40 винаходів. Найбільш відомі — гвинт і водопідйомник.

Урок № 4/38 (із резерву)

Тема уроку. Лабораторна робота № 9 «Визначення умов рівноваги важеля».

Тип уроку: удосконалювання знань і вмінь.

Мета уроку: удосконалювати знання про прості механізми; розвивати навички самостійної дослідницької роботи.

План уроку

Етапи	Час	Прийоми і методи
I. Інструктаж з техні-	5 хв	Коментар учителя
ки безпеки
II. Постановка на-	5 хв	Розповідь учителя
вчальної проблеми
III. Виконання лабора-	20—25	Самостійна робота за посібни-
торної роботи	хв	ком [4]; проведення дослідів;
		робота з підручником; записи
		у зошитах
IV. Виконання до-	12—17	Самостійна робота; прове-
даткових і творчих	хв	дення дослідів; відповіді на
завдань		питання; записи у зошитах
V. Домашнє завдання	1—2 хв	Коментар учителя; записи
		на дошці й у щоденниках

Хід уроку

I—III. Лабораторна робота № 9

Проводиться за посібником [4].

IV. Виконання додаткових і творчих завдань

Додаткові питання

•Чому зігнутою в лікті рукою можна підняти більший вантаж, ніж витягнутою?

•Чому довгий стрижень легше утримувати в горизонтальному положенні за середину, ніж за кінець?

141

V.Домашнє завдання

[1]: § 15; впр. № 15 (задачі 4, 5). [2]: § 11 (п. 1, 2).

[3]: ДР — задачі 13.14—13.16; ВР — задачі 13.19—13.22.

[4]: експериментальне завдання № 8.

Урок № 5/39

Тема уроку. Рухомий і нерухомий блоки. «Золоте правило» ме­ханіки.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Мета уроку: продовжити знайомити учнів із простими механізмами та їхнім застосуванням; сформулювати «золоте правило» механіки і показати практичне його використання; формувати вміння спостерігати та аналізувати фізичні процеси.

Обладнання: рухомий і нерухомий блоки, тягарці, демонстраційний динамометр, похила площина.

План уроку

Етапи	Час	Прийоми і методи
I. Перевірка домаш-	5 хв	Усне опитування; записи
нього завдання		на дошці
II. Актуалізація опор­	10 хв	Питання класу; розв’язування
них знань		задач; записи на дошці
		й у зошитах
III. Вивчення нового	10—55	Бесіда; демонстрації; пере-
матеріалу	хв	гляд кінофільму; записи у зо-
		шиті; розв’язування задач;
		робота з підручником
IV. Закріплення ново-	10—15	Розв’язування задач
го матеріалу	хв
V. Домашнє завдання	1—2 хв	Коментар учителя; записи
		на дошці й у щоденниках

142

Хід уроку

I.Перевірка домашнього завдання

Проводиться у письмовій (розв’язання задач на дошці) та усній (питання після параграфа підручника) формах.

II. Актуалізація опорних знань

Питання класу

•Чому дверну ручку прикріплюють біля краю дверей, а не посередині?

•Чому розламати сірник навпіл досить легко, а шматочки, що вийшли, розламати ще раз складно?

•Чому для різання паперу застосовують ножиці з довгими лезами, але короткими ручками, а для різання металу, навпаки, з короткими лезами і довгими ручками?

•Як легше розрізати цупкий картон — розміщаючи його ближче до кінців чи ближче до середини ножиців? Чому?

•Чому важку бочку легше закотити у вантажівку по дошці, ніж підняти?

Розв’язування задач Задача 1. Покажіть на рис. 1 плечі сил важеля.

O

l1 l2

F1

F2

Рис. 1

Задача 2. На кінцях важеля діють сили 40 і 240 Н, відстань від точки опори до точки прикладання меншої сили дорівнює 6 см. Визначте довжину важеля, якщо важіль перебуває у рівновазі.

Дано:

Розв’язання

F = 40 Н

F

=

l

l =

Fl

1

2

1

;

1 1

;

F = 240 Н

F

F

l

2

2

1

2

2

l1 = 6 см

l2 =

240 н 6см

= 36

см.

40н

l — ?

l = l1 + l2 ;

l = 6см+ 36см = 42 см.

Відповідь: l = 42

см.

143

III. Вивчення нового матеріалу

Бесіда

Різновидом важеля є блок. Блок являє собою колесо із жолобом, по якому пропускають мотузку, трос або ланцюг. Розрізняють нерухомий і рухомий блоки. Нерухомий блок при підйомі вантажу сам не піднімається й не опускається, тому що його вісь закріплена.

Демонстрація 1. До нерухомого блоку прикріплюється тягарець відомої маси, вільний кінець мотузки тягнуть за допомогою динамометра, фіксують показання динамометра.

Питання класу

•Чи дає виграш у силі нерухомий блок? (Ні, на досліді ми переконалися в цьому.)

•Як математично довести це?

На дошці виконується рис. 2. OA = OB = r, отже, нерухомий блок являє собою рівноплечий важіль, а за допомогою такого важеля не можна одержати виграш у силі.

A r O r B

PF

Рис. 2

Питання класу: Для чого ж тоді потрібен такий механізм? (Ним зручно користуватись при підйомі вантажу, тому що він дозволяє змінювати напрямок дії сили.) Цей висновок записується у зошит.

Демонстрація 2. Повторюється демонстрація 1, тільки тепер тягарець піднімають за допомогою рухомого блоку.

Питання класу: Чи одержуємо ми виграш у силі в цьому випадку? У скільки разів? Як довести це?

Запис у зошит: Рухомий блок дає виграш у силі в 2 рази.

Зазвичай на практиці застосовують комбінацію нерухомого блоку з рухомим. Учні розглядають рисунок у підручнику і по-

144

яснюють переваги такого пристрою. Потім розв’язують наступну задачу.

Задача. Учень, вимірявши за допомогою динамометра силу натягу мотузки (рис. 3), встановив, що вона дорівнює 12 Н. Чи відповідають ці дані теоретичним розрахункам, і якщо не відповідають, то чому?

F2

2

кг

Рис. 3

Перегляд кінофільму «Прості механізми в природі й техніці»

Отже, прості механізми дають нам виграш у силі. А чи одержуємо ми виграш у роботі, використовуючи прості механізми?

Питання класу: Яку фізичну величину нам необхідно ще знати, щоб визначити виконану роботу? (Пройдений тілом шлях.)

Демонстрація 3. Рух тягарця по похилій площині.

Висновок. Виграючи у силі, ми програємо у відстані.

Цей же висновок стосується всіх простих механізмів. Зверніть увагу на те, що точки прикладання сил на кінцях важеля проходять різні відстані. Ця ж закономірність спостерігається й у рухомому блоці.

Висновок (запис у зошит). Жоден простий механізм не дає виграшу в роботі: у скільки разів виграємо в силі, у стільки разів програємо у відстані — «золоте правило» механіки.

IV. Закріплення нового матеріалу

Розв’язування задач

Задача 1. За допомогою рухомого блоку вантаж підняли на висоту 2 м. На яку довжину при цьому був витягнутий вільний кінець мотузки? (Відповідь: l = 4 м.)

145

Задача 2. Робітник за допомогою рухомого блоку підняв вантаж на висоту 5 м, прикладаючи до вільного кінця мотузки силу 200 Н. Яку роботу він виконав? (Відповідь: A = F l2 = =200н 10м =2000 Дж.)

Задача 3. Яка маса вантажу, який можна підняти за допомогою рухомого блоку, прикладаючи до вільного кінця мотузки зусилля 210 Н, якщо вага блоку 20 Н? Тертя не враховувати.

Дано:			Розв’язання
P1 =20 Н		F1 =2F2 = 2 210H =420 Н;
F2 =210 Н		Fв =420н−20н =400 Н;
mв — ?		m =	Fв	=	400 н			≈ 40 кг.
		в	g		9,8	н
Відповідь: mв ≈40 кг.						кг

V.Домашнє завдання

[1]: § 16, впр. № 16; § 31, впр. № 31. [2]: § 11 (п. 3, 4); § 19.

[3]: СР — задачі 14.1; 14.3; 14.4; 25.1; 25.2; ДР — задачі 14.8; 14.9; 14.11; 25.8; 25.9;

ВР — задачі 14.13; 14.15; 14.19; 25.13; 25.14.

Творче завдання. Виготовити модель механізму, що поєднує

усобі важіль із рухомим блоком, за допомогою якого можна одержати виграш у силі у 8 разів. (Розв’язання див. на рис. 4.)

AB C

1 Н

AB = 4BC
	8 Н

Скарбничка цікавих фактів

Секрети похилої площини

Виграш у силі похилої площини залежить від кута нахилу до горизонту. Приміром, при куті нахилу 30° доведеться прикладати силу в 2 рази меншу, ніж вага вантажу, при 45° — силу, що дорівнює 70 % від реальної ваги, при 60° — 90 %.

146

Криничний журавель родом із Єгипту

Розповсюджений в українських селах криничний журавель — родом із Давнього Єгипту. У Єгипті це пристосування називалося «шадуф». Таким чином, єгиптянам ще в давні часи був знайомий нерівноплечий важіль.

Урок № 6/40

Тема уроку. Коефіцієнт корисної дії механізму. Тип уроку: засвоєння нових знань.

Мета уроку: сформувати уявлення про ККД; навчити обчислювати ККД, використовуючи математичну формулу; пояснити, чому ККД реальних машин і механізмів менший за одиницю; розширювати політехнічний кругозір учнів; розвивати логічне мислення.

План уроку

Етапи	Час	Прийоми і методи
I. Перевірка домаш-	10—15	Записи на дошці; усне опи-
нього завдання; актуа-	хв	тування; самостійна робота
лізація опорних знань		за картками
II. Вивчення нового	10 хв	Бесіда; записи на дошці
матеріалу		й у зошитах
III. Закріплення ново-	20—25	Розв’язування задач; записи
го матеріалу	хв	на дошці й у зошитах
IV. Домашнє завдання	1—2 хв	Коментар учителя; записи
		на дошці й у щоденниках

Хід уроку

I.Перевірка домашнього завдання; актуалізація опорних знань

Розв’язання домашніх задач перевіряються біля дошки. Поки кілька учнів виконують самостійну роботу за картками, учитель проводить усне опитування з рештою класу.

Робота за картками

Картка № 1

У стогокладі сніп сіна масою 200 кг піднімають за допомогою рухомого блоку. Яка сила прикладена до кінця піднімального троса? Скільки метрів троса намотується на барабан при підйомі сіна на висоту 7,5 м? Тертя не враховувати. (Відповідь: F ≈ 1000 Н; l2 = 15 м.)

147

Картка № 2

Відра з водою, підвішені на блоках, як показано на рис. 1, зрівноважені. Чи однакові маси води у відрах? Дайте обґрунтовану відповідь.

Рис. 1

Картка № 3

Обчисліть роботу, виконану при підйомі тягарця на висоту 12 см за допомогою важеля, одне плече якого у 10 разів довше за інше, якщо сила, що діє на довге плече, дорівнює 150 Н. Тертя і вагу важеля не враховувати. (Відповідь: A = 180 Дж.)

Картка № 4

Чи зрівноважений важіль на рис. 2, якщо F1 = 3 Н, F2 = 2 Н? Дайте обґрунтовану відповідь.

O

F2

F1

Рис. 2

Картка № 5

Лінійка довжиною 1 м використовується як важіль. Як для цього потрібно її підвісити? Як розташувати на ній тягарці масами 400 і 600 г, щоб лінійка була зрівноваженою?

148

Усне опитування

•За яких умов виконується механічна робота?

•Як позначається і в яких одиницях вимірюється робота?

•За якою формулою її можна розрахувати?

•ќо характеризує потужність?

•Які одиниці потужності в СІ?

•Яке умовне позначення потужності?

•Назвіть математичну формулу для розрахунку потужності.

•Які механізми називають простими?

•Для чого вони служать?

•Назвіть відомі вам прості механізми.

•Наведіть приклади їх використання у побуті, техніці.

•Які з них дають виграш у силі? Від чого він залежить?

•Які з них дають виграш у роботі?

•Сформулюйте «золоте правило» механіки.

II. Вивчення нового матеріалу

Бесіда

Вивчаючи роботу простих механізмів, ми вважали, що робота, виконана прикладеною силою, і робота з підйому вантажу (корисна робота) однакові. Але на практиці це не зовсім так. Якщо враховувати тертя, вагу самого важеля і вагу блоку, то корисна робота завжди буде меншою, ніж повна, виконана робота. Адже піднімаючи вантаж за допомогою рухомого блоку (корисна робота), ми ще повинні піднімати сам блок, долати тертя мотузки і в осі самого блоку. І так у будь-якому механізмі! І чим більша «частка» корисної роботи в повній роботі, тим ефективніший даний механізм, тим вищий його коефіцієнт корисної дії.

Запис у зошит: Визначення ККД, формула для розрахунку ККД.

Питання класу

•Конструктори завжди хочуть підвищити ККД механізму, однак досягти 100 % ККД неможливо. Чому?

•Як можна зменшити втрати при виконанні механічної роботи? (Зменшити тертя, зменшити вагу самих механізмів.)

III. Закріплення нового матеріалу

Розв’язування задач

Задача 1. На короткому плечі важеля висить вантаж масою 100 кг. Для його підйому до довгого плеча прикладають силу 250 Н. Вантаж піднімають на висоту 8 см, а точка прикладання

149

сили, що рухає важіль, опускається на 0,4 м. Визначте ККД важеля.

Дано:		СІ		Розв’язання
m =100 кг						A
F2 = 250 Н				η=		кор	100%;
		h1 = 0,08 м				A
h =8 см				A = F h				;
1					кор 1 1
h2 = 0,4 м						F1 = mg;
ККД — ?					A = F2 h2;

η= mgh1 100%

F2 h2

		100 кг 9,8	н		0,08 м
			кг
	η=					100%=80%.
		250 н
			0,	4 м

Відповідь: η=80%.

Задача 2. Відро з піском масою 24 кг піднімають за допомогою нерухомого блоку на певну висоту, діючи на мотузку силою 250 Н. Визначте ККД установки.

Дано:

Розв’язання

m =24 кг

η=

A

100%;

F2 =250 Н

кор

A

Aкор =mgh;  A = F2 h;

ККД — ?

η=

mgh

100%

F h

2

η=

mg

100%

F

2

24 кг 9,8

н

η=

кг

100%≈94%.

250 H

Відповідь:

η≈94%.

Задача 3. Тягарець масою 1,2 кг учень рівномірно перемістив уздовж похилої площини довжиною 0,8 м, прикладаючи силу 5,4 Н. Висота похилої площини дорівнює 0,2 м. Який ККД установки?

150