Seções: Física
Tipo de aula: lição sobre como aprender novo material
Objetivos da lição:
- Educacional:
- familiarização com o uso de mecanismos simples da natureza e da tecnologia;
- desenvolver competências na análise de fontes de informação;
- estabelecer experimentalmente a regra do equilíbrio de alavanca;
- desenvolver a capacidade dos alunos de realizar experimentos (experimentos) e tirar conclusões deles.
- Educacional:
- desenvolver a capacidade de observar, analisar, comparar, generalizar, classificar, traçar diagramas, formular conclusões com base no material estudado;
- desenvolver interesse cognitivo, independência de pensamento e inteligência;
- desenvolver alfabetização discurso oral;
- desenvolver habilidades práticas de trabalho.
- Educacional:
- educação moral: amor pela natureza, senso de ajuda mútua camarada, ética do trabalho em grupo;
- nutrir a cultura na organização do trabalho educativo.
Conceitos básicos:
- mecanismos
- alavanca
- força do ombro
- bloquear
- portão
- plano inclinado
- cunha
- parafuso
Equipamento: computador, apresentação, apostilas (cartões de trabalho), alavanca em tripé, conjunto de pesos, conjunto de laboratório sobre o tema “Mecânica, mecanismos simples”.
PROGRESSO DA LIÇÃO
I. Estágio organizacional
1. Saudação.
2. Determinação de ausentes.
3. Verificar a preparação dos alunos para a aula.
4. Verificar a preparação da turma para a aula.
5. Organização da atenção .
II. Estágio de verificação do dever de casa
1. Revelar que toda a turma concluiu o dever de casa.
2. Verificação visual das tarefas da pasta de trabalho.
3. Descobrir as razões do fracasso de cada aluno na conclusão da tarefa.
4. Perguntas sobre o dever de casa.
III. A etapa de preparação dos alunos para a assimilação ativa e consciente de novos materiais
“Eu poderia girar a Terra com uma alavanca, basta me dar um ponto de apoio”
Arquimedes
Adivinhe os enigmas:
1. Dois anéis, duas pontas e um pino no meio. ( Tesoura)
2. Duas irmãs estavam balançando - elas buscavam a verdade e, quando a alcançaram, pararam. ( Balanças)
3. Ele se curva, ele se curva - ele voltará para casa - ele se esticará. ( Machado)
4. Que tipo de gigante milagroso é esse?
Alcança a mão para as nuvens
Funciona:
Ajuda a construir uma casa. ( Guindaste
)
– Observe atentamente as respostas novamente e nomeie-as em uma palavra. “Arma, máquina” traduzida do grego significa “mecanismos”.
Mecanismo– da palavra grega “????v?” – arma, construção.
Carro– da palavra latina “ máquina" – construção.
– Acontece que um bastão comum é o mecanismo mais simples. Quem sabe como se chama?
– Vamos formular juntos o tema da aula:….
– Abra seus cadernos, anote a data e o tema da aula: “Mecanismos simples. Condições para o equilíbrio de uma alavanca."
– Qual objetivo devemos estabelecer para você hoje na aula...
4. Estágio de assimilação de novos conhecimentos
“Eu poderia girar a Terra com uma alavanca, basta me dar um ponto de apoio” - essas palavras, que são a epígrafe da nossa lição, foram ditas por Arquimedes há mais de 2.000 anos. Mas as pessoas ainda se lembram deles e os transmitem de boca em boca. Por que? Arquimedes estava certo?
– As alavancas começaram a ser usadas pelas pessoas na antiguidade.
– Para que você acha que eles servem?
– Claro, para facilitar o trabalho.
– A primeira pessoa a usar uma alavanca foi nosso distante ancestral pré-histórico, que usava uma vara para mover pedras pesadas em busca de raízes comestíveis ou pequenos animais escondidos sob as raízes. Sim, sim, afinal, uma vara comum que tem um ponto de apoio em torno do qual pode ser girada é uma verdadeira alavanca.
Há muitas evidências de que em países antigos - Babilônia, Egito, Grécia - os construtores usavam amplamente alavancas para levantar e transportar estátuas, colunas e pedras enormes. Naquela época eles não tinham ideia da lei da alavancagem, mas já sabiam bem que a alavancagem em mãos capazes transforma uma carga pesada em leve.
Alavanca- é parte integrante de quase todos carro moderno, máquina, mecanismo. Uma escavadeira cava uma vala - seu “braço” de ferro com uma caçamba funciona como uma alavanca. O motorista altera a velocidade do carro usando a alavanca de câmbio. O farmacêutico pendura os pós em balanças de farmácia muito precisas; a parte principal dessas balanças é a alavanca.
Ao cavar canteiros no jardim, a pá em nossas mãos também se torna uma alavanca. Todos os tipos de balancins, maçanetas e portões são alavancas.
- Vamos conhecer mecanismos simples.
A turma é dividida em seis grupos experimentais:
1º estuda um plano inclinado.
2º examina a alavanca.
O terceiro está estudando o bloco.
O quarto está estudando o portão.
O 5º estuda a cunha.
6º estuda o parafuso.
O trabalho é realizado de acordo com a descrição proposta para cada grupo na ficha de trabalho. ( Apêndice 1 )
Com base nas respostas dos alunos, elaboramos um diagrama. ( Apêndice 2 )
– Que mecanismos você conheceu...
– Para que servem os mecanismos simples? ...
Alavanca- um corpo rígido capaz de girar em torno de um suporte fixo. Na prática, o papel de alavanca pode ser desempenhado por um pedaço de pau, tábua, pé-de-cabra, etc.
A alavanca tem um fulcro e um ombro. Ombro– esta é a distância mais curta do fulcro à linha de ação da força (ou seja, a perpendicular baixada do fulcro à linha de ação da força).
Normalmente, as forças aplicadas à alavanca podem ser consideradas o peso dos corpos. Chamaremos uma das forças de força de resistência e a outra de força motriz.
Na foto ( Apêndice 4
) você vê uma alavanca de braço igual, que é usada para equilibrar forças. Um exemplo desse uso de alavancagem é uma escala. O que você acha que acontecerá se uma das forças dobrar?
Isso mesmo, a balança vai ficar desequilibrada (mostro na balança comum).
Você acha que existe uma maneira de equilibrar maior poder com menor poder?
Pessoal, sugiro vocês no curso mini-experiência derivar a condição de equilíbrio para a alavanca.
Experimentar
Existem alavancas de laboratório nas mesas. Vamos descobrir juntos quando a alavanca estará em equilíbrio.
Para isso, pendure um peso no gancho do lado direito a uma distância de 15 cm do eixo.
- Equilibre a alavanca com um peso. Meça seu ombro esquerdo.
- Equilibre a alavanca, mas com dois pesos.
- Meça seu ombro esquerdo.
- Equilibre a alavanca, mas com três pesos.
Meça seu ombro esquerdo.
- Equilibre a alavanca, mas com quatro pesos.
- Meça seu ombro esquerdo.
– Que conclusões podem ser tiradas: Onde há mais força, há menos alavancagem.
Quantas vezes a força aumentou, tantas vezes o ombro diminuiu,
- Vamos formular
regra de equilíbrio da alavanca: => Uma alavanca está em equilíbrio quando as forças que atuam sobre ela são inversamente proporcionais aos braços dessas forças.
– Agora tente escrever esta regra matematicamente, ou seja, a fórmula:
F 1 eu 1 = F 2 eu 2 F 1 / F 2 = eu 2 / eu 1
A regra do equilíbrio de alavancas foi estabelecida por Arquimedes. Feche os olhos e cubra-os com as palmas das mãos. Imagine uma folha de papel branco e tente escrever mentalmente seu nome e sobrenome nela. Coloque um ponto final no final da entrada. Agora esqueça as letras e lembre-se apenas do ponto final. Deve parecer que você está se movendo de um lado para o outro com um movimento lento e suave. Você relaxou... tire as palmas das mãos, abra os olhos, estamos voltando ao mundo real cheio de força e energia.
V. Etapa de consolidação de novos conhecimentos
1. Continue a frase...
- A alavanca é... um corpo rígido que pode girar em torno de um suporte fixo
- A alavanca está em equilíbrio se... as forças que atuam sobre ele são inversamente proporcionais aos braços dessas forças.
- A alavancagem do poder é... a distância mais curta do fulcro à linha de ação da força (ou seja, a perpendicular que cai do fulcro à linha de ação da força).
- A força é medida em...
- A alavancagem é medida em...
- Mecanismos simples incluem... alavanca e suas variedades: – cunha, parafuso; plano inclinado e suas variedades: cunha, parafuso.
- Mecanismos simples são necessários para... para ganhar poder
2. Preencha a tabela (você mesmo):
Encontre mecanismos simples em dispositivos
| Não. | Nome do dispositivo | Mecanismos simples |
| 1 | tesoura | |
| 2 | moedor de carne | |
| 3 | serra | |
| 4 | escada | |
| 5 | parafuso | |
| 6 | alicate, | |
| 7 | escalas | |
| 8 | machado | |
| 9 | Jack | |
| 10 | furadeira mecânica | |
| 11 | caneta máquina de costura, pedal de bicicleta ou freio de mão, teclas de piano | |
| 12 | cinzel, faca, prego, agulha. |
CONTROLE MÚTUO
Transfira a avaliação após controle mútuo para o cartão de autoavaliação.
Arquimedes estava certo?
Arquimedes tinha certeza de que não existe carga tão pesada que uma pessoa não consiga levantar - ele só precisa usar uma alavanca.
E ainda assim Arquimedes exagerou nas capacidades humanas. Se Arquimedes soubesse quão enorme é a massa da Terra, provavelmente teria se abstido da exclamação que a lenda lhe atribui: “Dê-me um ponto de apoio e eu levantarei a Terra!” Afinal, para mover a Terra apenas 1 cm, a mão de Arquimedes teria que percorrer 10 18 km. Acontece que, para mover a Terra um milímetro, o braço longo da alavanca deve ser 100.000.000.000 trilhões maior que o braço curto. uma vez! O fim deste braço viajaria 1.000.000 trilhões. quilômetros (aproximadamente). E uma pessoa levaria muitos milhões de anos para percorrer tal estrada!.. Mas este é o tema de outra lição.
VI. Etapa de informação aos alunos sobre o dever de casa, instruções de como realizá-lo
1. Resumindo: quais coisas novas foram aprendidas na aula, como funcionou a aula, quais alunos trabalharam com especial afinco (notas).
2. Lição de casa
Todos: § 55-56
Para os interessados: crie palavras cruzadas sobre o tema “Mecanismos simples em minha casa”
Individualmente: preparar mensagens ou apresentações “Alavancas na vida selvagem”, “O poder das nossas mãos”.
- A aula acabou! Adeus, tudo de bom para você!
Uma alavanca é um corpo rígido que pode girar em torno de um ponto fixo.
Um ponto fixo é chamado de fulcro.
Um exemplo bem conhecido de alavanca é um balanço (Fig. 25.1).
Quando duas pessoas em uma gangorra se equilibram? Vamos começar com observações. Você, é claro, notou que duas pessoas em um balanço se equilibram se tiverem aproximadamente o mesmo peso e estiverem aproximadamente à mesma distância do fulcro (Fig. 25.1, a).
Arroz. 25.1. Condição de equilíbrio para um balanço: a - pessoas de igual peso se equilibram quando sentam a distâncias iguais do fulcro; b - pessoas pesos diferentes equilibram-se quando o mais pesado fica mais próximo do fulcro
Se esses dois tiverem pesos muito diferentes, eles se equilibrarão apenas se o mais pesado estiver muito mais próximo do fulcro (Fig. 25.1, b).
Passemos agora das observações aos experimentos: encontremos experimentalmente as condições de equilíbrio da alavanca.
Vamos colocar experiência
A experiência mostra que cargas de peso igual equilibram a alavanca se forem suspensas a distâncias iguais do fulcro (Fig. 25.2, a).
Se as cargas tiverem pesos diferentes, então a alavanca estará em equilíbrio quando a carga mais pesada estiver tantas vezes mais próxima do fulcro quanto seu peso for maior que o peso da carga leve (Fig. 25.2, b, c).
Arroz. 25.2. Experimentos para encontrar a condição de equilíbrio de uma alavanca
Condição de equilíbrio da alavanca. A distância do fulcro à linha reta ao longo da qual a força atua é chamada de braço dessa força. Denotemos por F 1 e F 2 as forças que atuam na alavanca do lado das cargas (ver diagramas do lado direito da Fig. 25.2). Vamos denotar os ombros dessas forças como l 1 e l 2, respectivamente. Nossos experimentos mostraram que a alavanca está em equilíbrio se as forças F 1 e F 2 aplicadas à alavanca tendem a girá-la em direções opostas, e os módulos das forças são inversamente proporcionais aos braços dessas forças:
F 1 /F 2 = eu 2 /eu 1.
Esta condição de equilíbrio de alavanca foi estabelecida experimentalmente por Arquimedes no século III aC. e.
Você pode estudar experimentalmente a condição de equilíbrio de uma alavanca no trabalho de laboratório nº 11.
Você sabe o que é um bloco? É uma coisa redonda com um gancho que serve para levantar cargas em alturas em canteiros de obras.
Parece uma alavanca? Dificilmente. No entanto, o bloco também é um mecanismo simples. Além disso, podemos falar da aplicabilidade da lei do equilíbrio da alavanca ao bloco. Como isso é possível? Vamos descobrir.
Aplicação da lei do equilíbrio
O bloco é um dispositivo que consiste em uma roda com uma ranhura por onde passa um cabo, corda ou corrente, além de um clipe com gancho preso ao eixo da roda. O bloco pode ser fixo ou móvel. Um bloco fixo possui um eixo fixo e não se move ao levantar ou abaixar uma carga. Um bloco estacionário ajuda a mudar a direção da força. Ao jogar uma corda sobre esse bloco, suspensa no topo, podemos levantar a carga para cima, enquanto nós mesmos estamos embaixo. Porém, usar um bloco fixo não nos dá nenhum ganho de força. Podemos imaginar um bloco em forma de alavanca girando em torno de um suporte fixo - o eixo do bloco. Então o raio do bloco será igual aos braços aplicados em ambos os lados das forças - a força de tração da nossa corda com a carga de um lado e a força gravitacional da carga do outro. Os ombros ficarão iguais, portanto não há ganho de força.
A situação é diferente com um bloco móvel. O bloco móvel se move junto com a carga, como se estivesse sobre uma corda. Neste caso, o fulcro em cada momento estará no ponto de contato do bloco com a corda de um lado, o impacto da carga será aplicado no centro do bloco, onde é fixado ao eixo , e a força de tração será aplicada no ponto de contato com a corda do outro lado do bloco. Ou seja, o ombro do peso corporal será o raio do bloco, e o ombro da força do nosso impulso será o diâmetro. O diâmetro, como se sabe, é igual ao dobro do raio, os braços diferem em comprimento duas vezes e o ganho de resistência obtido com o auxílio de um bloco móvel é igual a dois; Na prática, é utilizada uma combinação de um bloco fixo e um móvel. Um bloco fixo preso na parte superior não proporciona nenhum ganho de resistência, mas ajuda a levantar a carga enquanto estiver na parte inferior. E o bloco móvel, movendo-se junto com a carga, duplica a força aplicada, ajudando a elevar grandes cargas a uma altura.
A regra de ouro da mecânica
Surge a pergunta: os dispositivos utilizados proporcionam benefícios na operação? O trabalho é o produto da distância percorrida e da força aplicada. Considere uma alavanca com braços que diferem por um fator de dois no comprimento do braço. Essa alavanca nos dará um ganho de força de duas vezes, porém, o dobro da alavancagem percorrerá o dobro da distância. Ou seja, apesar do ganho de força, o trabalho realizado será o mesmo. Essa é a igualdade do trabalho ao utilizar mecanismos simples: quantas vezes ganhamos em força, quantas vezes perdemos em distância. Esta regra é chamada de regra de ouro da mecânica, e se aplica a absolutamente todos os mecanismos simples. Portanto, mecanismos simples facilitam o trabalho de uma pessoa, mas não reduzem o trabalho que ela realiza. Eles simplesmente ajudam a traduzir um tipo de esforço em outro, mais conveniente em uma situação particular.
Uma alavanca é um corpo rígido que pode girar em torno de um ponto fixo. O ponto fixo é chamado fulcro. A distância do fulcro à linha de ação da força é chamada ombro esse poder.
Condição de equilíbrio da alavanca: a alavanca está em equilíbrio se as forças aplicadas à alavanca F1 E F2 tendem a girá-lo em direções opostas, e os módulos das forças são inversamente proporcionais aos ombros dessas forças: F 1 /F 2 = eu 2 / eu 1 Esta regra foi estabelecida por Arquimedes. Segundo a lenda, ele exclamou: Dê-me um ponto de apoio e eu levantarei a Terra .
Para a alavanca é cumprido « regra de ouro» mecânica (se o atrito e a massa da alavanca puderem ser desprezados).
Ao aplicar alguma força a uma alavanca longa, você pode usar a outra extremidade da alavanca para levantar uma carga cujo peso exceda em muito essa força. Isso significa que usando alavancagem você pode ganhar poder. Ao utilizar a alavancagem, um ganho de poder é necessariamente acompanhado por uma perda igual ao longo do caminho.
Momento de poder. Regra dos Momentos
O produto do módulo de força e seu ombro é chamado momento de força.M = Fl , onde M é o momento da força, F é a força, l é a alavancagem da força.
Regra dos Momentos: Uma alavanca está em equilíbrio se a soma dos momentos das forças que tendem a girar a alavanca em uma direção for igual à soma dos momentos das forças que tendem a girá-la na direção oposta. Esta regra é válida para qualquer corpo rígido capaz de girar em torno de um eixo fixo.
O momento da força caracteriza a ação rotativa da força. Esta acção depende tanto da força como da sua influência. É por isso que, por exemplo, quando querem abrir uma porta, procuram aplicar força o mais longe possível do eixo de rotação. Usando pequena força isso cria um momento significativo e a porta se abre. É muito mais difícil abri-lo aplicando pressão perto das dobradiças. Pela mesma razão, é mais fácil desaparafusar a porca com um comprimento mais longo chave inglesa, o parafuso é mais fácil de remover usando uma chave de fenda com cabo mais largo, etc.
A unidade SI de momento de força é metro newton (1N*m). Este é o momento de uma força de 1 N com um ressalto de 1 m.
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