Решение задач "Простые механизмы"

7 класс

Решение задач по теме “Простые механизмы. Коэффициент полезного действия”

Цели урока.

• Образовательная: систематизация знаний по теме “Простые механизмы. КПД”: формировать умение находить КПД различных механизмов; повторить основные формулы темы с помощью решения задач; обеспечить усвоение формулы для расчёта КПД; формировать у ребят умение осуществлять самоконтроль с помощью конкретных вопросов и использования дидактического материала.

• Развивающая: совершенствовать навыки самостоятельной работы, активизировать мышление школьников, умение самостоятельно формулировать выводы, развивать речь. Развитие умения правильно оформлять и решать задачи.

• Воспитательная: развитие чувства взаимопонимания и взаимопомощи в процессе совместного решения задач; развитие навыка работы в паре, развивать мотивацию изучения физики, используя разнообразные приёмы деятельности.

Ход урока

I. Организационный момент. (1 мин)

Здравствуйте! Сегодня на уроке мы вспомним все о простых механизмах, коэффициенте полезного действия простых механизмов, прорешаем ряд задач по этой теме.

II. Проверка домашнего задания и актуализация знаний. (10-12 мин)

Проверка домашнего задания будет состоять из нескольких этапов.

- Два ученика выходят к доске и готовятся отвечать по плану.

а) блок: виды блоков, определение, выигрыш в силе, выигрыш в работе, применение.

б) рычаг: определение, условие равновесия рычага, выигрыш в работе, применение.

Заслушиваются ответы учащихся, готовящихся у доски, после проверки физического диктанта, выставляются оценки.

- Остальные учащиеся пишут физический диктант, в котором указывают буквенное обозначение и единицу измерения названной физической величины.

Проводится учащимися взаимопроверка работ (правильные ответы высвечиваются или заранее написаны на доске), несколько человек дают определения физических величин и им выставляется оценка с учетом оценки за физический диктант.

III. Решение задач. (20 мин)

№1. На меньшее плечо рычага действует сила 300 Н, на большее – 20 Н. Длина меньшего плеча 5 см. Определите длину большего плеча. Сделайте рисунок.

Решаем у доски.

Для решения задач нужно знать формулы:

·         Механическая работа равна произведению модуля силы на пройденный путь: A = F · s. Мощность равна отношению работы ко времени ее выполнения: N = A / t.

·         Потенциальная энергия тела, поднятого над землей, вычисляется по формуле:

 Е_п = mgh.

·         Кинетическая энергия – это энергия движения тела, зависит от скорости движения и массы тела: Е_к = m υ²/2.

·         Коэффициент полезного действия равен отношению полезной работы ко всей полной совершенной работе: η = А_поез/ А_полн.

·         Простые механизмы, используемые для выполнения работы, позволяют получить выигрыш в силе, например, подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза: P_груза = 2 · F_прил, но при этом проигрываем в пути также в 2 раза.

Решение задач

С помощью рычага груз массой 100 кг был поднят равномерно на высоту 80 см. При этом длинное плечо рычага, к которому приложена сила 600 Н, опустилось на 2 м. Определите коэффициент полезного действия рычага.

Запишем условие задачи: масса груза m = 100 кг, сила F = 600 Н, путь, пройденный грузом s₁ = h= 80 см = 0,8 м, путь, пройденный длинным плечом рычага s₂ = 2 м. Найти кпд η.

Решение: Чтобы найти кпд, определим полезную и полную работу. Полезная работа – это работа по поднятию груза весом mg на 80 см: А_полез = P · s₁ = mgh = 100 кг · 10Н/кг · 0,8 м = 800 Дж. Полная работа – это работа, совершенная силой, приложенной к длинному плечу рычага, А_{полн =} F· s₂ = 600 Н · 2 м = 1200 Дж.

Тогда кпд механизма равен: η = А_полез/ А_полн = 800 Дж / 1200 Дж = 0, 67 = 67%

Какая сила потребуется для равномерного поднятия груза массой 200 кг по наклонной плоскости, имеющей кпд 60%? Высота наклонной плоскости –1,5 м, длина – 10 м.

Запишем условие задачи: масса m = 200 кг, высота наклонной плоскости h= 1,5 м, длина l = 10 м, кпд установки η = 60% = 0,6 в системе СИ. Найти приложенную силу F.

Решение: При помощи наклонной плоскости поднимают груз, то есть совершают работу. Полезная работа равна произведению веса груза mg на высоту h. Полная работа совершается приложенной силой на пути, равном длине наклонной плоскости: А_полн = F · s₂ = F · l.

Подставим записанные формулы в формулу коэффициента полезного действия и выразим неизвестную величину – приложенную силу: F равно mgh делим на кпд и l. Вычислим, подставив числовые значения известных величин. Ответ: для подъема груза требуется сила 500 Н.

IV. Закрепление материала. (5-7 мин)

- Какая сила удерживает рычаг в равновесии?

Р=20 Н F-? F-? Р=10 Н

- Получу ли я выигрыш в силе?

V. Домашнее задание. (1 мин)

Повторить §26

VI. Рефлексия. (1 мин)

Ребята, что нам удалось сегодня на уроке сделать? (Учащиеся подводят итог).