Рычаги в природе, технике и быту

Рычаги в природе, технике и быту.
Дайте мне точку опоры, и я переверну земной шар!
Архимед.
Цели урока.
Образовательные.
1.Сформировать умения применять полученные знания для объяснения действий простых механизмов.
2.Углубить знания о применении рычагов в технике, быту и природе
3.Ввести понятие о блоке, его видах.
Развивающие.
1.Развитие познавательных интересов, коммуникативных качеств.
2.Развитие технического мышления.
3.Развитие умений и навыков самостоятельной работы.
Воспитательные.
1.Воспитывать ответственность, дисциплинированность, добросовестное отношение к выполняемой работе.
2.Прививать навыки сотрудничества, умения работать в коллективе.
Тип занятия:комбинированный (усвоение знаний на основе имеющихся)
Методы обучения: практические, наглядные, исследовательские, поисковые.
Межпредметные связи: математика, биология, техника.
Оснащение: презентация, ножницы, кусачки, клещи. Инструкции к практической работе.
Ход урока:
1.Орг. момент .(вступительное слово)
2.Повторение изученного ранее. (ребусы)
3. Изучение новой темы
Ученик 1. Рычаги в технике
Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага та его часть, что вы видите в салоне.
Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы.
Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.
Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.
Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.
Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в природе, так и в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.
Задача по слайду.
Ученик 2.Рычаг в быту.
Рычаги так же распространены и в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг.
То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть.
При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например, при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.
Другой яркий пример рычага в повседневной жизни самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.
Ученик 3.Тело человека как рычаг
К примеру, скелет и опорно-двигательная система человека или любого животного состоит из десятков и сотен рычагов. Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага.
Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.
Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).
Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.
Средне -статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.
Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.
Ученик 4. Растения. Много рычагов можно указать в теле насекомых, птиц, в строении растений. Например, тычинки цветка шалфея представляют собой своеобразные рычаги. От оси тычинок отходят два плеча: длинное и короткое. На конце длинного изогнутого, как коромысло плеча, висит пыльцевой мешочек, а короткое плечо сплющено. Оно закрывает вход в глубину цветка, где находится нектар. Шмель, пытаясь дотянуться до нектара, обязательно задевает короткое плечо. При этом длинное плечо опускается, осыпая спинку шмеля пыльцой. А шмель летит дальше, касается рыльца пестика нового цветка и опыляет его.
Ученик 5. Вывод. Ещё до нашей эры люди начали применять рычаги в строительном деле, например, при постройке пирамид в Египте. Рычаг позволяет получить выигрыш в силе, однако, «даром» ли дается такой выигрыш? При пользовании рычагом более длинный его конец проходит больший путь. Таким образом, получив выигрыш в силе, мы получаем проигрыш в расстоянии. Это значит, поднимая маленькой силой груз большого веса, мы вынуждены совершать большее перемещение
4. Физпауза. Загадки.
Практическая работа.
Цель: проанализировать информацию о применении рычагов в быту.
Задание для группы 1.
Определить силу давления ножниц на лист бумаги, используя ножницы, динамометр. Инструкция по выполнению задания прилагается.
Заполнить таблицу.
Прикладываемая сила
F1,НПлечо l1, см Плечо
l2, см Сила давления ножниц,
F2, Н Правило равновесия
F1 = l2
F2 l1
Момент сил
М 1= М2
Выигрыш в силе:
Вывод:
ИНСТРУКЦИЯ.
1.Возьмите ножницы.
2.С помощью линейки измерьте расстояние l1, см от центра ножниц (гвоздика) до центра колец ножниц. Результат запишите в таблицу.
3.Возьмите лист бумаги, сделайте надрез и с помощью линейки измерьте расстояние от центра ножниц (гвоздя) до листа бумаги (см. рисунок). Полученный результат l2, см запишите в таблицу.
4.Возьмите динамометр. Ножницы с листом бумаги привести в рабочее положение (см. рисунок), зацепите крючком динамометра за кольцо ножниц и тянуть, пока ножницы не разрежут лист бумаги. И в этот момент зафиксировать показания динамометра, F1 Данные записать в таблицу.
5.Используя формулу для правила равновесия рычага, вычислить силу давления ножниц F2на лист бумаги.
6.Проверить, соблюдется ли правило равновесия рычага и правило моментов Результаты занести в таблицу.
7.Определить выигрыш в силе.
8.Сделайте вывод, используя данные п.6 и п.7.
Практическая работа.
Цель: проанализировать информацию о применении рычагов в природе
Задание для группы 2.
Вычислить силу мышц своей руки при подъеме груза и его
фиксации. Инструкция по выполнению задания прилагается.
Заполнить таблицу.
Сила давления груза,
F2, Н
Плечо l2, см Плечо
l1, см Сила мышц руки
F1, Н Правило равновесия
F1 = l2
F2 l1
Момент сил
М 1= М2
Выигрыш в силе:
Вывод:
ИНСТРУКЦИЯ.
1.Возьмите набор грузов в руку.
2.С помощью линейки измерьте расстояние l2, см от оси вращения руки (локтя) до места фиксации груза. Результат запишите в таблицу.
3.Вычислите силу давления груза F2, зная, что в наборе 3 груза, а сила давления одного груза 1 Н. Данные запишите в таблицу.
4.С помощью линейки измерьте расстояние l1, см от оси вращения руки (локтя) до мышцы руки, см. рисунок. Результат запишите в таблицу.
5.Используя формулу для правила равновесия рычага, вычислить силу мышц руки F1 при подъеме груза.
6.Проверить, соблюдется ли правило равновесия рычага и правило моментов. Результаты занести в таблицу.
7.Определить выигрыш в силе.
8.Сделайте вывод, используя данные п.6 и п.7.
5. Рефлексия. Нарисуйте на полях смайлик, улыбающийся, если урок понравился, серьезный, если осталось что то непонятным и унылый, если не понравилось на уроке .6. Итоги урока: выставление оценок.
7. Домашнее задание.