§ 35. МОМЕНТ СИЛЫ. УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ РЫЧАГА

Рычаг - самый простой и не самый древний механизм, который использует человек. Ножницы, кусачки, лопата, дверь, весло, руль и ручка переключения передач в автомобиле - все они действуют по принципу рычага. Уже во время строительства египетских пирамид рычагами поднимали камни весом по десять тонн.

Рычаг. Правило рычага

Рычагом называют стержень, который может вращаться вокруг некоторой неподвижной оси. Ось О, перпендикулярная к плоскости рисунка 35.2. На правое плечо рычага длиной l 2 действует сила F 2 , а на левое плечо рычага длиной l 1 действует сила F 1 Длину плеч рычага l 1 и l 2 измеряют от оси вращения О до соответствующих линий действия силы F 1 и F 2 .

Пусть силы F 1 и F 2 такие, что рычаг не вращается. Опыты показывают, что в таком случае выполняется условие:

F 1 ∙ l 1 = F 2 ∙ l 2 . (35.1)

Перепишем это равенство по-другому:

F 1 /F 2 =l 2 /l 1 . (35.2)

Смысл выражения (35.2) такой: во сколько раз плечо l 2 дольше за плечо l 1 , во столько же раз величина силы F 1 больше величины силы F 2 Это утверждение называют правилом рычага, а отношение F 1 /F 2 - выигрышем в силе.

Получая выигрыш в силе, мы проигрываем в расстоянии, поскольку надо сильно опустить правое плечо, чтобы немного поднять левый конец плеча рычага.

Зато весла лодки закреплены в уключинах так, что мы тянем за короткое плечо рычага, прикладывая значительную силу, но зато получаем выигрыш в скорости на конце длинного плеча (рис. 35.3).

Если силы F 1 и F 2 равны по величине и направлению, то рычаг будет в равновесии при условии, что l 1 = l 2 , то есть ось вращения находится посередине. Конечно, никакого выигрыша в силе в этом случае мы не получим. Руль автомобиля устроено еще интереснее (рис. 35. 4).

Рис. 35.1. Инструмент

Рис. 35.2. Рычаг

Рис. 35.3. Весла дают выигрыш в скорости

Рис. 35.4. Сколько рычагов вы видите на этой фотографии?

Момент силы. Условие равновесия рычага

Плечом силы l называют кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы. В случае (рис. 35.5), когда линия действия силы F образует острый угол с гаечным ключом, плечо силы l меньше за плечо l 2 в случае (рис. 35.6), где сила действует перпендикулярно к ключу.

Рис. 35.5. Плечо l меньше

Произведение силы F на длину плеча l называют моментом силы и обозначают буквой М:

M = F ∙ l. (35.3)

Момент силы измеряется в Н-м. В случае (рис.35.6) гайку вращать легче, потому что момент силы, с которой мы действуем на ключ, больше.

Из соотношения (35.1) следует, что в случае, когда на рычаг действуют две силы (рис.35.2), условие отсутствия вращения рычага заключается в том, щомомент силы, которая пытается его вращать по часовой стрелке (F 2 ∙ l 2), должен равняться моменту силы, которая пытается вращать рычаг против часовой стрелки (F 1 ∙ l 1).

Если на рычаг действуют больше, чем две силы, правило равновесия рычага звучит так: рычаг не вращается вокруг неподвижной оси, если сумма моментов всех сил, вращающие тело по часовой стрелке, равна сумме моментов всех сил, вращающие его против часовой стрелки.

Если моменты сил уравновешены, рычаг вращается в ту сторону, куда его вращает больший по сумме момент.

Пример 35.1

К левому плечу рычага длиной 15 см подвесили груз массой 200 г. На каком расстоянии от оси вращения надо подвесить груз 150 г, чтобы рычаг находился в равновесии?

Рис. 35.6. Плечо l больше

Решение: Момент первого бремени (рис. 35.7) равна: M 1 = m 1 g ∙ l 1 .

Момент второго груза: М 2 = m 2 g ∙ l 2 .

Согласно правила равновесия рычага:

М 1 = М 2 , или m 1 ∙ l 1 = m 2 g ∙ l 2 .

Отсюда: l 2 = .

Вычисления: l 2 = = 20 см.

Ответ: длина правого плеча рычага в положении равновесия составляет 20 см.

Оборудование: легкий и достаточно прочный провод длиной примерно 15 см, скрепки, линейка, нить.

Ход работы. Наденьте на проволоку ниткову петлю. Примерно посередине проволоки туго затяните петлю. Затем проволоку подвесьте на нитке (прикрепив нить, скажем, настольной лампы). Установите равновесие проволоки, передвигая петлю.

Нагрузите рычаг с двух сторон от центра цепочками из разного количества скрепок и добейтесь равновесия (рис. 35.8). Измерьте длины плеч l 1 и l 2 с точностью до 0,1 см. Силу будем измерять в “скрепках”. Запишите результаты в таблицу.

Рис. 35.8. Исследование равновесия рычага

Сравните величины А и В. Сделайте вывод.

Интересно знать.

*Проблемы точного взвешивания.

Рычаг используют в весах, и от того, насколько точно совпадает длина плеч зависит точность взвешивания.

Современные аналитические весы могут взвешивать с точностью до одной десятимиллионной части грамма, то есть в 0,1 мкг (рис. 35.9). Причем есть две разновидности таких весов: одни для взвешивания легких грузов, другие - тяжелых. Первый вид вы можете увидеть в аптеке, ювелирной мастерской или химической лаборатории.

На весах для взвешивания крупных грузов можно взвешивать грузы весом до тонны, но они остаются при этом очень чувствительными. Если ступить на такую тяжесть, а затем выдохнуть воздух из легких, то она среагирует.

Ультрамикровесы измеряют массу с точностью до 5 ∙ 10 -11 г (пять стомільярдних долей грамма!)

При взвешивании на точных весах возникает много проблем:

а) Как не старайся, плечи коромысла все равно не равны.

б) Чаши весов хотя и мало, но различаются по массе.

в) Начиная с определенного порога точности, вес начинает реагировать на виштовхувальну силу воздуха, которая для тел обычных размеров очень мала.

г) При размещении весов в вакууме от этого недостатка можно избавиться, но при взвешивании очень маленьких масс начинают ощущаться удары молекул воздуха, которое полностью откачать невозможно никаким насосом.

Рис. 35.9. Современные аналитические весы

Два способа повысить точность нерівноплечних весов.

1. Метод тарирования. Зрівноважимо груз с помощью сыпучего вещества, например песка. Затем снимем груз и разновесками зрівноважимо песок. Очевидно, что масса гирь равна истинной массе груза.

2. Метод поочередного взвешивания. Взвешиваем груз на чаше весов, которая находится, например, на плече длиной l 1 . Пусть масса грузиков, которая приводит к уравновешивании весов, равен m 2 . Потом взвесим этот же груз в другой чаше, что находится на плече длиной l 2 . Получим несколько другую массу грузиков m 1 . Но в обоих случаях настоящая масса груза равна m. В обоих взвешиваниях выполнялось условие: m ∙ l 1 =m 2 ∙ l 2 и m ∙ l 2 = m 1 ∙ l 1 . Решая систему этих уравнений, получим: m = .

Тема для исследования

35.1. Сконструируйте весы, на которых можно взвесить песчинку и опишите проблемы, с которыми вы столкнулись при выполнении этого задания.

Подведем итоги

Плечом силы l называют кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Моментом силы называют произведение силы на плечо: М = F ∙ l.

Рычаг не вращается, если сумма моментов сил, которые вращают тело по часовой стрелке, равна сумме моментов всех сил, вращающие его против часовой стрелки.

Упражнение 35

1. В каком случае рычаг дает выигрыш в силе?

2. В каком случае легче закрутить гайку: рис. 35.5 или 35.6?

3. Почему дверная ручка максимально удаленная от оси вращения?

4. Почему согнутой в локте рукой можно поднять больший груз, чем вытянутой?

5. Длинный стержень легче удерживать в горизонтальном положении, держа его за середину, чем за конец. Почему?

6. Прикладывая силу 5 Н к плечу рычага длиной 80 см, мы хотим уравновесить силу 20 Н. Какой должна быть длина второго плеча?

7. Предположим, что силы (рис. 35.4) одинаковы по величине. Почему они не уравновешиваются?

8. Предмет можно уравновесить на весах так, чтобы со временем равновесие нарушилось само собой, без внешних воздействий?

9. Есть 9 монет, одна из них - фальшивая. Она тяжелее других. Предложите процедуру с помощью которой фальшивую монету можно однозначно обнаружить за минимальное количество взвешиваний. Гиря для взвешивания отсутствуют.

10. Почему груз, масса которого меньше порога чувствительности весов, не нарушает их равновесия?

11. Зачем точное взвешивание проводят в вакууме?

12. В каком случае точность взвешивания на рычажных весах не будет зависеть от действия силы Архимеда?

13. Как определяют длину плеча рычага?

14. Как вычисляют момент силы?

15. Сформулируйте правила равновесия рычага.

16. Что называют выигрышем в силе в случае рычага?

17. Почему гребец берется за короткое плечо рычага?

18. Сколько рычагов можно увидеть на рис. 35.4?

19. Которые весы называют аналитическими?

20. Объясните смысл формулы (35.2).

3 истории науки. До наших времен дошла история о том, как царь Сиракуз Гієрон приказал построить большой трипалубний корабль - триеру (рис.35.10). Но когда корабль был готов, оказалось, что его не удается сдвинуть с места даже усилиями всех жителей острова. Архимед придумал механизм, состоящий из рычагов и позволил спустить корабль на воду одному человеку. Об этом событии рассказал римский историк Витрувий.

Конспект составлен учителем физики

МКОУ «Масловская СОШ»

Батршиной Р.В.

УМК Л.Э Генденштейна.(ф.7 класс)

Конспект урока на тему

«Рычаг. Условие равновесия рычага»

Цель урока: вывести и закрепить правило равновесия рычага и «золотого правила» механики

Задачи урока:

Образовательная:

Введение понятия «рычаг», как одного из простых механизмов;

Экспериментально вывести условие равновесия рычага.

2. Развивающая:

Развитие познавательного интереса и мыслительную деятельность средствами исследовательской и ИКТ деятельности;

Способствовать овладению методами научного исследования: анализа и синтеза.

Воспитательная:

Формирование навыков работы в парах;

Прививитие интереса к предмету через различные компоненты воспитательного процесса урока.

Оборудование : компьютер, презентация, мультимедийный проектор, рычаги, грузы, штативы. наклонная плоскость.

Ход урока:

I Организационный этап.

II Закрепление пройденного материала

III Изучение нового теоретического материала.

IV Закрепление, пройденного материала.

V Домашнее задание.

VI Рефлексия

Учитель:

Сила человека ограничена. Поэтому с незапамятных времён для совершения механической работы он использует различные приспособления, которые позволяют преобразовать его силу в силу, существенно большую.

Эти приспособления мы называем – простыми механизмами. С какими простыми механизмами мы уже познакомились?

Учащиеся : блок, наклонная плоскость. Задание№1 На доске нарисована наклонная плоскость с высотой 2 м и длиной 4м. Во сколько раз мы выигрываем (проигрываем) в силе, используя такую плоскость?

Задание№2 Нарисуйте в тетради наклонную плоскость и укажите значение высоты и длины, так, чтобы выигрыш в силе был равен 3.

III Сегодня у нас в гостях «коромысло». Как вы думаете о чем пойдет сегодня речь на уроке? Еще одна подсказка (учитель демонстрирует «весы»).

Что общего между двумя этими предметами? (грузы с двух сторон, могут вращаться и т.д)

Учитель демонстрирует рычаг Вопрос: А это устройство имеет что-нибудь общего с коромыслом и весами?

Все что вы видите на столе можно назвать одним словом РЫЧАГ. Какова тема нашего урока? (обучающиеся самостоятельно формулируют тему урока) Рычаг. Условие равновесия рычага.

Сегодня рассмотрим самый простой и распространённый механизм – рычаг. Он представляет собой твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

Учитель : - Представьте, что у вас во дворе лежит большой камень и его нужно куда- то переместить. Чем можно воспользоваться?

Где мы в жизни встречаемся с рычагами? Приведите примеры простейших механизмов, которые выполняют функцию рычага.

Учитель: Для изображения рычага принято использовать схему. Слева от вас рисунок рычага, а справа – схема. На схеме необходимо указывать силы приложенные к рычагу, точку опоры вокруг которой рычаг вращается и расстояние от точки опоры до линии действия силы. На нем остановимся подробнее.

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называют плечом силы.

Обозначают плечо буквой l и вычисляют в метрах.

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и будет плечом силы.

Практическое задание: Оборудование: ножницы маникюрные, садовые, для металла Определите:

Ось вращения(точку опоры)

Длину плеч устройств, лежащих у вас на столе

Данные необходимо занести в таблицу на доске:

Виды ножниц

Маникюрные

Для металла

Какой вывод можно сделать по результатам ваших измерений?

Вывод: Чем больше длина плеча, тем меньше прикладываемая сила.

(практическое применение) Проиллюстрируем этот вывод примером. На рисунке рычагом является педаль.

- Где ось вращения?

Ось ее вращения проходит через точку О. К педали приложены две силы: F1 - сила, с которой нога давит на педаль и F2 - сила упругости натянутого троса, прикрепленного к педали.

- Покажите плечи сил, как их найти?

Проведя через вектор F1 линию действия силы (изображена голубым цветом), и, опустив на нее перпендикуляр из т. О, мы получим отрезок ОА - плечо силы F1.

С силой F2 дело обстоит еще проще: линию ее действия можно не проводить, так как вектор этой силы расположен более удачно. Опустив из точки О перпендикуляр на линию действия силы F2, получим отрезок ОВ - плечо этой силы.

Учитель: - Силы, приложенные к рычагу стремятся повернуть его, каждая в свою сторону. Если не одной из сил этого сделать не удается, то рычаг будет находиться в равновесии.

Условие, при котором рычаг находится в равновесии вывести с помощью демонстрационной модели рычага (пригласить к доске ученика).

Для этого к рычагу по обе стороны будем привешивать различные грузы так, чтобы рычаг каждый раз оставался в равновесии. Большой грузик будем считать в два раза тяжелее маленького. Подвесим большой грузик на расстоянии двух единичных отрезков от точки опоры. Куда нужно повесить маленький груз, чтобы рычаг находился в равновесии? Слайд 8

Записать в тетрадь определение условия равновесия рычага

На основании этих опытов приходим к выводу: Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

З

апишем это соотношение на доске и в тетрадь (вызвать ученика). Это правило можно записать в виде формулы.

И

з математики вам известно основное свойство пропорции. Применим его для нашего соотношения, получим следующее

Рычаг это простой механизм. А согласно «Золотого правила» механики, выигрыш в силе сопровождается проигрошем в расстоянии. (Рассмотреть на экране. с помощью приготовленного слайда)

IV Закрепление пройденного материала .

Что мы сегодня узнали? заполняются карточки.(По итогам урока, опроса на уроке можно поставить оценки)

Что рычаг это_____________________

Рычагом называется_________________________, которое имеет_________________

Кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы называется______________

Рычаг находится в равновесии если,_______________________

Условие равновесия рычага было установлено____________________ (найдите ответ на стр 198 учебника физики 7 класс Л.Э.Генденштейна)

V .Домашнее задание:§25 (1-2), лабораторная работа№11 стр237. Сообщение об Архимеде стр243.

VI .Рефлексия.

Учитель: Ребята, мне хотелось бы узнать ваше мнение об уроке. Для этого я попрошу напротив утверждений поставить плюс, если вы с ним согласны и – минус,если нет

На уроке было над чем подумать..

Я думаю, что на уроке я поработал(а) добросовестно.

"Простые механизмы. Условие равновесия рычага."

Тип урока : изучение нового материала

Цель урока :

Обеспечить усвоение учащимися понятия простого механизма, принципа действия рычага и условия равновесия рычага, используя проблемно-исследовательскую и ИКТ технологии.

Задачи урока :

Образовательный аспект:

· Формирование первоначальных представлений о простых механизмах;

как устройствах, служащих для преобразования силы;

· выяснение устройства, принципа действия и условия равновесия рычага.

Развивающая:

· формирование интеллектуальных умений анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;

· развитие умения выражать речью результаты собственной мыслительной деятельности.

Воспитательная:

· воспитание положительной мотивации к обучению через информационную среду Интернет пространства;

· формирование умений критически, но объективно оценивать предметы, явления, поступки и действия (свои и чужие);

Используемая технология развивающего обучения:

Проблемно-исследовательская технология, ИКТ

Формы учебной работы, используемые на уроке:

1) фронтальная работа со всем классом;

2) парная;

3) групповая работа;

4)) индивидуальная работа

Методы, используемые на уроке:

1) эвристический метод;

2) проблемный;

3) исследовательский метод (частично-поисковый)

Изучив материал урока, учащиеся должны знать:

виды простых механизмов

устройство и принцип действия рычага

условие равновесия рычага

уметь:

изображать рычаг на чертеже

находить точку опоры рычага

измерять плечи сил

использовать условие равновесия рычага для решения задач

находить нужную информацию в различных источниках, перерабатывать и применять ее.

Оборудование и средства обеспечения учебного процесса:

набор грузов, демонстрационная линейка – рычаг, сантиметровая лента, бутылка минеральной воды, штатив, ножницы, плоскогубцы, кусачки, выдерга, открывалка для бутылок, деревянный брусок с гвоздем, палка, тяжелый портфель, лабораторные рычажные весы, плакаты, лабораторная линейка – рычаг, ученическая линейка, блок, наклонная плоскость

План урока

1. Подготовка к восприятию нового материала:

2. У нас сегодня необычный урок. Я хочу, чтобы вы запомнили его.

Принимаем жизнь с ее проблемами, как подарок. Все хором:
Самый лучший день – сегодня.
Самый лучший отдых – работа.

Прежде, чем мы начнём урок, я хочу у вас спросить, а чего вы ждёте от сегодняшнего урока? Какие планы на сегодня?

Тогда я приглашаю вас в мультзал.

1. Просмотр мультфильма (1,5 мин).

2. Совместное целеполагание:

- А вы знаете, как строили пирамиды Хеопса в Египте? Стоунхеджские кромлехи, Краснодарские дольмены и скульптуры истуканов на острове Святой Пасхи?

Как же люди смогли соорудить эти гиганты, не имея подъемных кранов?

Какие устройства они использовали? (Cлайды

Чтобы помочь вам ответить на этот вопрос

Прошу в нашу лабораторию! Виды простых механизмов и их применение.

На демонстрационном столе учителя: стоит бутылка минеральной воды, лежит деревянный брусок с вбитым в него гвоздем, стоит тяжелый портфель

Ребята, мы с вами сегодня должны решить простые бытовые проблемы, которые часто возникают. Нужно открыть бутылку минеральной воды, вытащить гвоздь из доски и перенести тяжелый портфель из одного конца класса в другой.

Давайте сначала выясним, чтобы получить нужный результат наших действий, нам нужно совершить ….(механическую работу). А какие же условия должны выполняться, чтобы работа совершалась?

К телу должна быть приложена сила, и оно должно двигаться.

Учитель: Пожалуйста, кто может выполнить всё вышеперечисленное?

1 ученик выходит к доске и пытается произвести нужные действия с данными приборами.

Как же облегчить ему задачу?

2 ученик:

Нужно использовать какое- то приспособление.

Учитель: Что, например?

Ученик:

Например: открывалку для бутылок, выдергу для гвоздя, палку для портфеля.

Прошу продемонстрировать действие этих приспособлений.

Учитель: а как поступить, если необходимо поднять груз на некоторую высоту?

Демонстрирует действие блока: подвижного и неподвижного

Легче, применяя эти приспособления выполнить задачу?

А, почему?

Ученик: Надо прикладывать меньшую силу, если использовать приспособления.

Чем эти приспособления похожи?

Ученик:

Они похожи на палки.

Правильно, эти палки не что иное, как рычаги, которые вы использовали для выполнения механической работы.

Вот мы с вами и подошли к теме сегодняшнего урока: «Простые механизмы. Рычаг. Условие равновесия рычага».

2. Объявление темы урока и постановка цели урока.

“Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю”. По преданию, эти гордые слова принадлежат греческому математику и механику Архимеду, жившему больше двух тысяч лет назад и сделавшему немало выдающихся изобретений и открытий. Неужели Архимед считал себя таким силачом? Нет, он не отличался от других людей здоровьем и силой. Но он открыл закон рычага...

3. Изучение нового материала. Работа с ресурсом

Устройство рычага.

Рычаг - твёрдое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. На практике роль рычага могут играть палка, доска, лом и т. п.

Таким образом, рычаг имеет точку опоры и плечо.

С точкой опоры все понятно, а что же такое плечо силы? И как его найти?

Плечо - это кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы (т. е. перпендикуляр, опущенный из точки опоры на линию действия силы).

Обычно силами, приложенными к рычагу можно считать вес тел.

3.2. Экспериментальная проверка условия равновесия рычага

(работа в группах)

1 группа:

Уравновесьте рычаг, прикрепив к левому плечу l1=3 см 4 груза, а к правому – 2 груза. Измерьте плечо l2. Найдите отношение сил, действующих слева и справа: F1/ F2 и сравните с отношением плеч l2/ l1

Полученные результаты занесите в таблицу

Закончите предложения:

ü Где сила больше, там плечо __________

ü Во сколько раз сила увеличилась, во столько раз плечо ________---

Сформулируйте правило равновесия рычага .

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, ----------------------- пропорциональны плечам этих сил.

Запишите это правило математически, т. е. формулу.

Итак, мы вывели «условие равновесия рычага».

Отношение сил обратно пропорционально отношению их плеч.

F1 ∕ F2 = L2 ∕ L1

Именно это правило равновесия рычага и вывел Архимед.

Какой же выигрыш в силе дает рычаг? Чему он равен? Посмотрите еще раз на условие равновесия рычага.

Словарь урока

Ученик:

Выигрыш в силе равен обратному отношению плеч рычага.

Какой же выигрыш в силе вы получили? За счет чего он получается? В чем мы проигрываем?

Выполнение заданий теста

Сейчас я предлагаю вам проверить свои знания с помощью независимого эксперта – компьютера. Вы работаете в паре: один из вас учитель, другой ученик. Ученик проходит тестовые испытания, учитель проверяет, исправляет ошибки.

Каков результат? Кто получил оценку «5», «4»?

А чью роль сложнее было выполнять? Учителя или ученика?

Итоги урока. Выводы:

Итак, давайте подведем итог.

Мы сегодня с вами познакомились: --Словарь урока

· с различными видами простых механизмов, как устройств, служащих для преобразования силы;

· рассмотрели устройство и принцип действия рычага;

· выяснили условие равновесия рычага.

А так же, что немало важно:

· развивали умение анализировать, выдвигать гипотезы, наблюдать и экспериментировать;

· развивали умение выражать результаты собственной мыслительной деятельности, используя разные способы.

А для следующего урока:

· я надеюсь, что разбудили интерес и желание хорошо подготовиться к выполнению лабораторной работы , в которой главным объектом исследования снова будет – рычаг.

5. Постановка домашнего задания.

Учитель: А прав ли был Архимед?

Архимед был уверен, что не существует такого тяжёлого груза, который бы не поднять человеку - надо только воспользоваться рычагом.

И всё же Архимед преувеличил возможности человека. Если бы Архимед знал, как огромна масса Земного шара, то он, вероятно, воздержался бы от приписываемого ему легендой восклицания: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!». Ведь для перемещения земли всего на 1см руке Архимеда пришлось бы проделать путь в 1018 км. Оказывается, чтобы сдвинуть Землю на миллиметр длинное плечо рычага должно быть больше короткого в 1023 раз! Конец этого плеча проделал бы путь в 1018 километров (примерно). А на такую дорогу человеку понадобилось бы много миллионов лет!..

Но все равно рычаги нашли свое достойное применение в технике, быту, встречаются они и в природе.

Домашнее задание :

1. Найдите в указанных источниках ответ на вопрос «Мог ли Архимед сдвинуть Землю, если бы у него была точка опоры»?

2. Фронтальный кратковременный эксперимент (выполняется в парах, можно попросить родителей)

1. Найти на локтевом суставе точку опоры.

2. Измерить плечи сил, действующих рычаг.

6. Рефлексия. Оценка настроения учащихся по выбранным эмоциям.

Скажите, как настроение? Вы не разочарованы? Достигли намеченного? Пошёл ли урок впрок? Если да, то положите вот на этот равноплечий рычаг белые камни, внесите свой посильный вклад в строительство очередного чуда света!

Если ваши ожидания не оправдались, то на другую чашу положите чёрные камни.

Тест .

1 вариант.

1. Рычаг – это..

А) …стержень

Б) …длинная палка

В) …стержень, упирающийся в землю

Г) …твердое тело, которое может поворачиваться вокруг неподвижной опоры

2. На каких рисунках изображены рычаги?

http://pandia.ru/text/80/230/images/image014_54.jpg" width="177" height="99">

А) ОА и ОВ

5. Будет ли какой – либо из рычагов, схемы которых изображены на рисунке, находиться в равновесии?

http://pandia.ru/text/80/230/images/image016_100.gif" width="345" height="122 src=">

Б) Б Г) на всех рисунках

3. Плечо силы – это …

А) …кратчайшее расстояние между линиями, вдоль которых направлены силы, действующие на рычаг

Б) …длина рычага

В) …кратчайшее расстояние от точки опоры рычага до линии, вдоль которой действует на него сила

Г) …расстояние от оси рычага до его конца

4. Каковы плечи сил F1 и F2 уравновешивающих рычаг?

http://pandia.ru/text/80/230/images/image018_46.jpg" width="348" height="132 src=">

Когда двое на качелях уравновешивают друг друга? Начнем с наблюдений. Вы, конечно, замечали, что двое людей на качелях уравновешивают друг друга, если у них примерно одинаковый вес и они находятся примерно на одинаковом расстоянии от точки опоры (рис. 25.1, а).

Рис. 25.1. Условие равновесия качелей: а - люди равного веса уравновешивают друг друга, когда сидят на равных расстояниях от точки опоры; б - люди разного веса уравновешивают друг друга, когда более тяжелый сидит ближе к точке опоры

Если же эти двое сильно отличаются по весу, они уравновешивают друг друга только при условии, что более тяжелый сидит намного ближе к точке опоры (рис. 25.1, б).

Перейдем теперь от наблюдений к опытам: найдем на опыте условия равновесия рычага.

Поставим опыт

Опыт показывает, что грузы равного веса уравновешивают рычаг, если они подвешены на одинаковых расстояниях от точки опоры (рис. 25.2, а).

Если же грузы имеют различный вес, то рычаг находится в равновесии, когда более тяжелый груз находится во столько раз ближе к точке опоры, во сколько раз его вес больше, чем вес легкого груза (рис. 25.2, б, в).

Рис. 25.2. Опыты по нахождению условия равновесия рычага

Условие равновесия рычага. Расстояние от точки опоры до прямой, вдоль которой действует сила, называют плечом этой силы. Обозначим F 1 и F 2 силы, действующие на рычаг со стороны грузов (см. схемы в правой части рис. 25.2). Плечи этих сил обозначим соответственно l 1 и l 2 . Наши опыты показали, что рычаг находится в равновесии, если приложенные к рычагу силы F 1 и F 2 стремятся вращать его в противоположных направлениях, причем модули сил обратно пропорциональны плечам этих сил:

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

Это условие равновесия рычага было установлено на опыте Архимедом в 3-м веке до н. э.

Условие равновесия рычага вы сможете изучить на опыте в лабораторной работе № 11.