Золотое правило механики
жүктеу/скачать 101.93 Kb.
|
Почему Архимед не поднял Землю?Урок физики в 7-м классе на тему «Золотое правило механики»
Актуализация знаний 1) Что называют простыми механизмами? (Приспособления, служащие для преобразования силы, называют простыми механизмами). 2) Назовите простые механизмы. 3) Что такое рычаг? (Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры). 4) Что называют плечом силы? (Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы). 5) Приведите примеры рычагов в быту и технике. 6) Что такое блок? (Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме). 7) Что такое неподвижный блок? (Неподвижным блоком называют такой блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается.)
11) Правило равновесия рычага. (Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил). Дело в том, что правило равновесия рычага установил древнегреческий ученый Архимед. III. Объяснение нового материала. Поэтому вернемся немного в историю. И вспомним немного о жизни Архимеда, хотя о его жизни известно немного, но его имя и творчество овеяны многочисленными легендами. Архимед родился в Сиракузах на острове Сицилия в 287 г. до н.э. Его отец, астроном Фидий, был родственником сиракузского царя Гиерона. Архимед получил хорошее образование, долгие годы, пробыв в Александрийском музее – уникальном научно-исследовательском центре античного мира, с которым учёный не порывал связей до конца своей жизни. Творческую деятельность Архимед начал как инженер, создавая различные механические приспособления, широко использовавшиеся в строительстве и быту. Всего Архимеду приписывают около сорока изобретений, в том числе винта и полиспаста. К этому периоду относится одно из его первых сочинений «Книга опор», не дошедшая до нас, цитаты из которой приводит в своей «Механике» александрийский инженер и математик Герон. Инженерный гений Архимеда с особой силой проявился во время осады Сиракуз римлянами в 212 до н. э. А ведь в это время ему было уже 75 лет! Построенные Архимедом мощные метательные машины забрасывали римские войска тяжёлыми камнями. Думая, что они будут в безопасности у самых стен города, римляне кинулись туда, но в это время лёгкие метательные машины близкого действия забросали их градом ядер. Мощные краны захватывали железными крюками корабли, приподнимали их кверху, а затем бросали вниз, так что корабли переворачивались и тонули. По легенде, во время осады римский флот был сожжён защитниками города, которые при помощи зеркал и отполированных до блеска щитов сфокусировали на них солнечные лучи по приказу Архимеда. Изобретённый им бесконечный винт для вычерпывания воды перемещает воду по трубе на высоту до 4м. Он до сих пор применяется в Египте. Легендой овеяны последние минуты его жизни. По первой, в разгар боя он сидел на пороге своего дома, углубленно размышляя над чертежами, сделанными им прямо на дорожном песке. В это время пробегавший мимо римский воин наступил на чертёж, и возмущенный ученый бросился на римлянина с криком: «Не тронь моих чертежей!». Эта фраза стоила Архимеду жизни. Солдат остановился и хладнокровно зарубил старика мечом. По второй версии из рассказа Плутарха: «К Архимеду подошёл солдат и объявил, что его зовёт Марцелл. Но Архимед настойчиво просил его подождать одну минуту, чтобы задача, которой он занимался, не осталась нерешённой. Солдат, которому не было дела до его доказательства, рассердился и пронзил его своим мечом». Плутарх утверждает, что генерал Марцелл был разгневан гибелью Архимеда, которого он якобы приказал не трогать. Таковы легенды. Однако многие историки полагают, что Архимед был убит не случайно — ведь его ум стоил в те времена целой армии. Но продолжить урок хотелось бы стихотворением Е.Ефимовского «Дайте мне точку опоры». Однажды по берегу моря вдвоем
И царь Гиерон задавая вопрос Ну, скажем, рычаг. А какая тут цель? А рядом триеру тащили на мель, тащили рабы, выбиваясь из сил. И тут Архимед Гиерона спросил: — Ты помнишь мой винт для подъема воды? В Египте рабам облегчил я труды. А знаешь, как людям помог бы рычаг в труде непосильном! К примеру. один бы сумел на песчаный причал втащить я… вот эту триеру. — Стоит Гиерон, потирает висок: — Ты втащишь триеру? Один? На песок?! — Триеру на берег втащу я один, Триеру с гребцами и грузом. Вот ты через месяц сюда приходи… И я удивлю Сиракузы. В назначенный срок собирается люд
и я поражаюсь размеру, но даже Геракл, ухватившись за трос, не втащит на берег триеру… И тут Архимед повернул колесо —
Не верю глазам! Столько силы в плечах?! Нет, царь! Эту силу умножил рычаг! Взглянул Архимед: небо, море кругом. Синее море и горы. — Я землю бы мог повернуть рычагом, лишь дайте мне точку опоры. Более 2000 лет прошло с тех пор, как погиб Архимед, но и сегодня память людей хранит его слова: «Дайте мне точку опоры, и я вам подниму весь мир». Так сказал выдающийся древнегреческий ученый – математик, физик, изобретатель, разработав теорию рычага. Мог ли Архимед поднять Землю? Мы не будем отвечать наугад, так как после ответа сразу последует вопрос «почему?». Тема сегодняшнего урока: «Почему Архимед не поднял Землю? или «Золотое правило» механики». Для того чтобы решить эту задачу, нам необходимо выяснить, как связаны действие рычага и производимая силами механическая работа. Если простые механизмы дают выигрыш в силе, то не дают ли они выигрыш в работе? Ставим проблему: давая выигрыш в силе, дают ли простые механизмы выигрыш в работе? Сегодня, ребята, познакомимся с общим положением простых механизмов, которое называется «золотым правилом» механики. Рассмотрим рычаг Обратимся к эксперименту. Учитель демонстрирует эксперимент на рычаге. Учитель: Точка приложения меньшей силы проходит больший путь. Запишите в тетрадях.
- Посмотрим, дает ли выигрыш в работе неподвижный блок. Демонстрирую неподвижный блок. Пути, проходимые точками приложения сил F1 и F2 , равны, равны и силы F1 и F2 , а значит, одинаковы и работы. Демонстрирую модель подвижного блока. Чтобы при помощи подвижного блока поднять груз на высоту h, необходимо конец веревки, к которому прикреплен динамометр, поднять на высоту 2h. Таким образом, получая выигрыш в силе в 2 раза, проигрывают в 2 раза в расстоянии. Следовательно, что мы можем сказать о работе? Подвижный блок не дает выигрыша в работе. - Таким образом, ни один из простых механизмов не дает выигрыша в работе. Применяют же различные механизмы для того, чтобы в зависимости от условий работы выиграть в силе или в расстоянии. Уже древним ученым, было, известно правило, применимое ко всем механизмам: Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. Это правило назвали «золотым правилом» механики. Итак, мы познакомились сегодня с «золотым правилом» механики. Чтобы закрепить полученные знания давайте вспомним - Какой из механизмов дает выигрыш в работе? Ни один из механизмов не дает выигрыша в работе. - И еще раз сформулируем «золотое правило» механики. Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. Решим задачу.
h2 = 3м 1) Воспользуемся «золотым правилом» механики: А1 = А2 h1 = ? 2) Работу определим по формулам А1 = F1·h1; А2 = F2·h2 Так как левые части этих уравнений равны, то должны равняться и правые части, следовательно, F1·h1 = F2·h2 3) Учитывая, что блок подвижный, вспомним, что он дает выигрыш в силе в 2 раза. Значит 3) F1·h1 = 2F1·h2; h1 = 2·h2, поэтому h1 = 2·3м = 6 м
§ 60, упражнение 31 (стр. 149 учебника), письменно. Вставьте пропущенные слова: Пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны ______________________________________________________________________. Действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в _____________, но при этом во столько же раз проигрываем в ________________________________. При использовании рычага выигрыша в _________________________ не получают. Не дает выигрыша в __________________ и неподвижный блок. Подвижный блок не дает выигрыша в _____________. Многовековая практика показала, что ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. Вставьте пропущенные слова: Пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны ______________________________________________________________________. Действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в _____________, но при этом во столько же раз проигрываем в ________________________________. При использовании рычага выигрыша в _________________________ не получают. Не дает выигрыша в __________________ и неподвижный блок. Подвижный блок не дает выигрыша в _____________. Многовековая практика показала, что ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. Вставьте пропущенные слова: Пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны ______________________________________________________________________. Действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в _____________, но при этом во столько же раз проигрываем в ________________________________. При использовании рычага выигрыша в _________________________ не получают. Не дает выигрыша в __________________ и неподвижный блок. Подвижный блок не дает выигрыша в _____________. Многовековая практика показала, что ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. Задача: С помощью рычага подняли груз массой 200 кг. На какую высоту был поднят груз, если сила, действующая на длинное плечо рычага, совершила работу 400 Дж. Сделаем пояснительный рисунок: 
l2 Дано: Си: Решение: m1 = 200кг 1) Запишем математически «золотое правило» механики: А1 = А2 A2 = 400 Дж 2) По определению, работа – произведение силы, действующей вдоль движения h = ? тела, на путь, который тело проходит под действием этой силы. Тогда: А1 = F1·h1 Выразим из этой формулы h1: 
3) Чтобы найти F1, воспользуемся формулой для нахождения силы тяжести груза: F1 = Fтяж = m1g = 200кг·10Н/кг=2000Н 4) Учитывая, что А1 = А2, вычислим h1: 
Ответ: h1 = 0,2 Н. жүктеу/скачать 101.93 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
, т.е. F2 = 2F1