Простые механизмы применяемые нами в жизни.

На предыдущем слайде изображено 4 простых механизма
Человек вкапывает столбик;
Копает;
Катит тележку;
Носит воду.

Игра «Путешествие по биофизике».

Цели: развивать межпредметные связи, раскрыть
целесообразность приспособлений в природе,
согласно законам физики, прививать любовь к
предметам.
Оборудование: мультимедиа, карточки-задания.
В игре участвуют 3 команды по 8 человек. Названия
команд.
3 этапа игры.
Живое тело не имеет ничего лишнего в своем
строении, все подчинено законам природы.
И сегодня мы попытаемся это доказать и
продемонстрировать.
1 этап Разминка.

1. Лягушка и электричество

1780 год. Луиджи Гальвани, препарируя
мертвую лягушку, обратил внимание, что
мышцы лапки сокращаются, если к ним
прикасаться скальпелем или двумя проводами
из разных металлов, сделал вывод, что
электричество возникло в мышцах. Кто это
опроверг и что сделал этот человек?
2. Если выращивать растение “корнем вверх”,
освещая снизу побег, то растение все равно
поворачивало себя вверх - побег, вниз корень. Назвали это геотропизмом. Почему так
бывает?

Ответ на 1 вопрос

(Аллесандро Вольта создал
гальванический элемент. А в
лапках электричества нет,
это результат контакта
металла или двух).

Ответ на 2 вопрос.

(Корневой чехлик содержит
зерна крахмала и они как
оттолитовы камешки в
вестибулярном аппарате
своим давлением указывают на
направление силы тяжести).

3. Почему во время дальних полетов
журавли летят “клином”. Первый – самый
сильный?

Ответ на 3 вопрос.

Меньше сопротивление, воздух
обтекает тело птицы,
создают воздушный поток
попеременными взмахами
крыльев).

4. Почему парнокопытные (коровы) увязшую
ногу вытаскивают быстрее и легче, чем
непарнокопытные (лошади).

Ответ на 4 вопрос.

(Корова разжимает копыто
(атмосферное давление
сравнивается), а лошадь не
может разжать давление
сверху выше, чем под
копытом).

5. Почему масса водных животных может
быть 150 т, а сухопутных не более 100 т

Ответ на 5 вопрос.

(динозавры – 80 т)?

6. Щупальца кальмара. Как работают
присоски кальмара, ленточных червейпаразитов?

Ответ на 6 вопрос.

(Края присоски прилипают,
карман расширяется, давление
меньше атмосферного
давления).

7. Дата рождения Ньютона.

Ответ на 7 вопрос.

(22.12.1642 год)

8. Какие животные были первыми объектами в
живой природе по электричеству?
Предположите, какая ткань проводник, а какая
ткань изолятор?

Ответ на 8 вопрос.

(Мышечная – проводник,
соединительная – изолятор).

9.От чего зависит сопротивление кожи
человека. Почему одинаковое напряжение
может вызвать гибель одного человека, другой
останется жить?

Ответ на 9 вопрос.

(Состояние кожи, н.с. –
вегетативно-сосудистая
дистония – влажная кожа).

2 этап Домашнее задание

Ты мне, я тебе.
Домашнее задание команд друг другу.
Команды озвучивают задания, решают (10
минут).

Подведение итогов по двум этапам.

Капитаны выбирают дорожки, по которым
пойдут дальше команды.
красная
1
2
желтая
1
2
3
зеленая
1
2
3
4

3 этап

Поле.
1
2
3
Архимедо Законы Простые
ва сила
Ньютона механизмы в живой
природе
1.Водные 1.Растен 1.Растения.
животные. ия.
2.Животные.
2.Птицы. 2.Рыбы. 3.Человек.
3.
3.Птицы
Насекомы.
е.
4.Растения
.
4
Ускорение и
живой
организм
1.Зародыш.
2.Рыбы.
3.Птицы.
5
Зе
рр
о

1. Архимедова сила.

1. Почему у водных животных скелет
составляет от массы тела незначительную
часть по сравнению с сухопутными?
2. Почему утки, гуси, водоплавающие
погружаются на небольшую глубину?
3. Почему паук-серебрянка долго может
находиться под водой?
4. За счет какого приспособления водные
растения сохраняют вертикальное
положение?

Ответы на вопросы: 1,2,3,4

1.скелет – опора тела, плотность водных животных мало
отличается от плотности воды, их вес уравновешивается
Архимедовой силой).
2.(тело покрыто перьями, между ними воздух, благодаря
этому пузырю их средняя плотность очень мала).
3. (колокол из паутины заполняется пузырьками воздуха,
которые он таскает на волосках брюшка).
4. (на концах разветвленных частей тела могут возникать
вздутия, вырастает выталкивающая сила, этим
достигается равновесие между весом растения и
выталкивающей силой).

2. Законы Ньютона.

1.Большинство птиц в полете напоминают
самолет, а полет колибри – вертолет.

1.“Колющие” орудия у растений и животных.
Объясните с точки зрения физики.

1. Перед вами развитие зародыша в утробе
матери или, пример, яйцо. Какие защитные
приспособления могут иметь живые
организмы, чтобы сохранить жизнь?

Законы Ньютона.

1.(крыло – планирующая поверхность, плоскость,
придерживаемая потоками воздуха, а колибри крылья
держит параллельно земле, как винт вертолета, 80 взмахов
в секунду).
3. Простые механизмы в живой природе.
1. (видоизмененная наклонная плоскость, гладкая
поверхность уменьшает трение).
4. Ускорение и живой организм.
1.(водная оболочка одинаковой плотности с телом от
ударов, от иссушения, выводит вещества).

2. Амортизаторы в живом теле разные:
хрящевые прокладки, жировой слой. А у мечрыбы, которая может пробивать дубовую
обшивку судна и развивает до 110-140 км/ч рекордсмен среди рыб, что за амортизатор?
3. Дятел долбит по дереву со скоростью 7
м/сек. Цикл удара клювом 0,001 с, перегрузка
1000 д. Почему мозг птицы не травмируется?

Ответы на вопросы 2 и 3

2.(полости у основания меча,
заполненные жиром).
3. (перемещается только по плоскости
вверх-вниз, без боковых смещений).

Подведение итогов жюри.

Вывод

Наша гипотеза верна.
Все физические явления
нашли своё отражение в
живой природе. Мир этих
явлений интересен,
загадочен, многообразен.
Изучайте и узнавайте о нём
больше. Удивляйтесь,
любите жизнь и всё в ней.
Удивляйся, удивляйся
Небу, грому и дождю,
Червяку и бегемоту,
Звездам, снегу и югу!
Удивляйся и влюбляйся
В мир, подобный хрусталю.
Хрупкий он, нужна забота
Горам, морю и цветку.
Жизнь люби и удивляйсяИнтересное кругом!
Человеком оставайся,
и добро войдёт в твой дом!

A Slower Speed of Light

PC, Mac и Linux — бесплатно

Экшн о восприятии пространства на околосветовых скоростях: главный герой собирает специальные сферы и наблюдает за аберрацией света, релятивистским замедлением времени, преобразованиями Лоренца и эффектом Доплера. Игру разработала лаборатория игр Массачусетского технологического института (MIT), которая уже более пяти лет занимается геймификацией разных областей — от образования до политического активизма. Slower Speed of Light — ответ на запросы студентов, которым сложно понять специальную теорию относительности, так как ее эффекты не увидишь в повседневной жизни. Игра сделана с помощью инструментария OpenRelativity, который симулирует релятивистские эффекты на экране. Кстати, код «релятивности» лежит в открытом доступе на GitHub — при желании может пользоваться каждый.

Particulars

PC, Mac и Linux — от $5 до $50 (есть бесплатная демо-версия)

«Одиночество нижнего кварка в субатомарном пространстве», — в рецензии на эту игру журналист The Guardian признался, что чуть не расплакался. Particulars — это аркада и пазл вперемешку с физикой элементарных частиц. Управляя нижним кварком, игрок взаимодействует с другими частицами — они притягиваются и отталкиваются, соединяются, разрушаются и изменяют полярность согласно физическим законам. Particulars не вдается в детали, но понять принципы теории можно.

Crayon Physics Deluxe

PC, Mac и Linux — $19.95, Android и iOS — $2.99

Пазл об основах механики — гравитации, ускорении и трении. Игрок помогает шарику собирать звезды и рисует на его пути мосты, переправы и рычаги. Crayon Physics была бы очередной игрой о машинах Голдберга, если не оформление: восковые карандаши, детские рисунки, нежная музыка на фоне — игра похожа на что угодно, только не на суровую физическую головоломку (которой она и является).

Algodoo

PC и Mac — бесплатно, iOS — $4.99

Двухмерный симулятор механических объектов. Инструментарий Algodoo позволяет создавать весьма продвинутые механизмы: из простых блоков, шестеренок, пружин, цепей и веревок можно сделать даже автомобиль. Есть режим анализа, демонстрирующий, какие силы действуют на площадке и как они взаимодействуют друг с другом. Начинающим механикам помогут десятки обучающих роликов на YouTube и раздел с заготовками на официальном сайте.

Powder Toy

PC, Mac и Linux — бесплатно

Powder Toy на первый взгляд очень похожа на Algodoo, но уделяет больше внимания давлению и температуре в различных сосудах. И пока механики Algodoo строят самолеты и корабли, пироманы Powder Toy делают ядерные реакторы и вулканы — и это ничуть не проще.

Newton’s Playground

iOS — $0.99

Приложение имитирует гравитационное взаимодействие планет. По экрану плавают десятки сфер и, попадая друг другу на орбиты, меняют траектории. В Newton’s Playground можно построить даже Солнечную систему, экспериментируя с массой и плотностью космических тел.

Tear-able Cloth

Веб, бесплатно

Программист Stuffit выложил Javascript-код, моделирующий физику ткани. Ее можно тянуть, рвать и вообще изменять свойства. Для этого требуется вносить правки в код — впрочем, при должном внимании это смогут сделать и те, кто с Javascript незнаком. Эксперименты с гравитацией и плотностью приводят к самым интересным результатам: например, частично изрезанная ткань под воздействием земного притяжения может начать рваться без вашего участия.

Vernier Video Physics

iOS — $4.99

Приложение Vernier Video Physics позволяет изучать повседневные действия с точки зрения физики — например, поведение баскетбольного мяча при броске. Сначала пользователь загружает интересующее его видео и указывает размер одного из объектов в кадре, для того чтобы приложение определило координаты пространства. Потом указывает положение объекта в разных кадрах, рисуя траекторию его движения. На основе полученных данных Vernier определит, как и с какой скоростью изменялось положение объекта в пространстве.

iCircuit

PC — $4.99, Mac — $9.99, Android и iOS — $4.99, Windows Phone — $2.99

Школьные уроки физики не дают должного простора в экспериментах с электрическими цепями. Приложение iCircuit исправляет положение дел и дает доступ к бесконечному числу резисторов, ламп, реостатов и других объектов. Некоторые пользователи даже делают простые синтезаторы и электронные часы.

"ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ. РЫЧАГ"

Урок с элементами игры

Цель. Сформировать понятие о рычаг как простой механизм; выяснить правило равновесия сил на рычаге и раскрыть роль простых механизмов в жизни человека; учить детей самостоятельно работать с текстом учебника; формировать практические умения и навыки в пользовании приборами.

Тип урока. Комбинированный урок.

Оборудование. Линейка-рычаг, ножницы, кусачки, плоскогубцы, грузики, штатив, блок, наклонная плоскость, диапроектор, графопроектор, диафильм «Простые механизмы», переносные доски, горіходавки, орехи, бутылки от кефира, спички, вареное яйцо.

Методические советы. Урок проводится с использованием элементов игры «Счастливый случай». В течение урока оценки должны получить все ученики. Каждый вид работы должен быть оцененным. Учащимся сообщается план урока:

а) повторение основных физических величин, размерностей, формул;

б) решение количественных и качественных задач на повторение;

в) физический диктант (заполнение пропусков в тексте);

г) изучение нового учебного материала.

Ход урока

И. Проверка ранее усвоенных знаний

1. Повторение основных физических величин, размерностей, формул проводится в виде конкурса «Дальше, дальше...» из игры «Счастливый случай». Учащимся по очереди зачитываются вопросы такого типа:

1). Как называется длина траектории? (Путь)

2). Какой буквой обозначается путь? (s )

3). Какова основная единица измерения пути? (м)

4). Какая формула для определения пути при равномерном движении? (s = vt ).

(Такие вопросы задаются по каждой определенной физической величине: путь, скорость, плотность, сила, давление. Ученик, который дал первым правильный ответ, получает фишку. Оценивание проводится по количеству набранных фишек.)

2. Решение количественных и качественных задач методом соревнования между двумя командами.

Класс делят на две команды, выбирают капитанов. Одной команде дается количественная задача. Капитан решает задачу у доски, а члены команды в тетрадях. После того, как капитан решил задачу, он объясняет ее всей команде.

Со второй командой работает учитель. За время, пока первая команда решит количественную задачу, вторая команда должна решить наибольшее количество качественных задач. А потом наоборот. Например:

1). Может ли тело в одной жидкости тонуть, а в другой нет?

2). В сосуд с ртутью поместили железную гайку. Или утонет она?

3). Почему молоко опускается на дно стакана, когда его подливают в чай?

Оценивается та команда, которая решила больше задач за определенный промежуток времени. Если ученик ответил неправильно, ответ команде не засчитывается.

3. Физический диктант «Заполни пропущенный срок».

На экране через графопроектор освещается текст диктанта с пропущенными словами. Ученики за партами (один на переносной доске) заполняют его. Для оценки меняются тетрадями и, сверяясь с доской, оценивают соседа.

Физический диктант

1. Archimedean сила равна_________ жидкости в объеме тела.

2. Давление жидкости зависит от плотности жидкости и ____________ столбика жидкости.

3. Тело находится внутри жидкости, если FA равна_____ .

4. В условиях невесомости Архимеду силы_______ .

5. Тело плавает на поверхности жидкости, если FT _____ FA .

6. Тело тонет в жидкости, если FT _____ Fa .

Выставление оценок проходит методом самопроверки и взаємоперевірки и проверки учителем.

Учитель подводит итог.

II. Восприятие и осознание учащимися нового учебного материала

Объяснение нового учебного материала начинается с постановки проблемного вопроса перед учащимися с помощью фронтального эксперимента.

На каждой парте находится горіходавка и орех. Ставится вопрос к классу: «Почему горіходавкою можно раздавить орех, прикладывая малое усилие, а рукой нет?»

Дети пытаются ответить на вопрос.

Сообщается тема урока.

С давних времен человек для того, чтобы облегчить свою работу, изобретала и использовала всевозможные устройства. Если мы зайдем на современную кухню, то увидим разные «машины» - мясорубку, тестомешалку, нож для открывания консервных банок, чеснокодавку, кухонный комбайн. Если мы посетим любой завод или фабрику, то увидим ряд машин разных размеров, начиная от гигантских прессов до маленьких сложных автоматов.

Изучая строение всех этих машин, мы увидим, что многие из них состоят из простых механизмов: рычагов, наклонных плоскостей, коловоротів, клиньев, винтов и блоков.

Что же такое простые механизмы? Это устройства для преобразования силы. Входная сила мала, а выходное - большое.

К простым механизмам относятся рычаг и его разновидности: блок и коловорот; наклонная плоскость и ее разновидности: клин и винт.

(Демонстрация простых механизмов.)

Еще в Древнем Египте для строительства пирамид использовали рычаг. Строители хорошо знали, что при помощи рычага можно маленькой силой двигать и поднимать большие глыбы.

(Демонстрация кадра №4 диафильма «Простые механизмы».)

Итак, рычаг использовали, чтобы получить выигрыш в силе.

Сегодня мы подробнее рассмотрим один из простых механизмов - рычаг.

Что же такое рычаг? Это твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси. Единственная точка, которая не возвращается, называется точкой опоры рычага.

Рассмотрим рычаг - линейку. (Демонстрация.)

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы. Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы. Силы могут поворачивать рычаг по часовой стрелке и против. (Демонстрационный опыт.)

Но рычаг может находиться в равновесии.

Давайте с помощью фронтального эксперимента установим, когда рычаг находится в равновесии, то есть выведем правило равновесия сил на рычаге.

Но сначала вспомним, от чего зависит действие силы? (Точки приложения, направления и абсолютной величины.)

Пример - дверные ручки. Подействуем с силой 2 Н на правое плечо рычага. Рычаг начнет поворачиваться по часовой стрелке. Зрівноважимо рычаг при помощи действия силы на левое плечо. Измерим плечо силы (F 1 ) - l 1 и плечо силы (F 2 ) - l 2. Найдем F 2/F 1 i l 2/l 1. Сравним эти отношения. Какие они? (Примерно одинаковые.)

Вывод делают ученики. Рычаг находится в равновесии, когда F 2 / F 1 = l 2 / l 1 . Это правило впервые вывел Архимед. С биографией этого ученого вы уже познакомились, когда изучали силу Архимеда. (Демонстрация кадра № 9 из диафильма «Простые механизмы»). Из этого правила следует, что меньшей силой с помощью рычага можно уравновесить большую силу.

Правило равновесия мы можем сформулировать иначе, воспользовавшись основным свойством пропорции.

Рычаг будет в равновесии под действием двух сил, если момент силы, который поворачивает рычаг за движением стрелки часов, равен моменту силы, возвращает против. Момент силы - одна из основных физических величин. Он характеризует действие силы и показывает, что она зависит и от модуля силы, и от ее плеча. (Пример с дверной ручкой.)

Правило рычага или моментов сил лежит в основе действия различных инструментов и устройств, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или выигрыш в пути.

Выигрыш в силе имеем, работая с ножницами. Ножницы - это рычаг, ось вращения проходит через винт, соединяющий две половинки ножниц. (Демонстрация ножницы, часникодавки, плоскогубцев, клещей.)

Движущая сила (входная) - мышечная сила рук, противодействующая (исходная) - сила сопротивления того материала, который режут.

Разные рычаги есть во многих машинах. (Демонстрация кадров № 13 - 17 диафильма «Простые механизмы».)

Рычагами являются также различные части тела человека и животных. Организм человека содержит более 200 рычагов. Они построены таким образом, чтобы выполнять большие перемещения в обмен на большую входную силу.

Какой еще прибор мы не назвали, где использовалась бы равновесие рычага? (Весы.)

IV. Осмысление знаний, их обобщение и систематизация Работа с опорным конспектом:

1. Простой механизм применяется в Египте при сооружении пирамид?

2. Какие есть простые механизмы?

3. Что такое рычаг?

4. В чем состоит правило равновесия рычага?

5. Какая формула момента силы?

6. Где используются рычаги?

7. Выиграем ли мы в силе пользуясь:

Ножницами,

Лопатой,

Велосипедом?

V. Итог урока

Итак, мы выяснили, что такое простые механизмы, установили условие равновесия сил на рычаге. А сейчас попробуем ответить на вопрос, поставленный в начале урока.

Кто скажет, почему горіходавкою легче раздавить орех? (Выигрыш в силе.)

Приложения

Это интересно...

В России в 1654 г. мастера литейщики отлили знаменитый «Цардзвін» массой 8000 пудов (128 т), который на колокольню с помощью рычагов поднимали 9 месяцев.

В скелетах животных и человека все кости являются рычагами. Например, у человека кости конечностей, нижняя челюсть, череп (точка опоры-первый позвонок позвоночника), фаланги пальцев. У кошек рычагами являются подвижные когти, у многих рыб шипы спинного плавника. Много рычагов можно найти в теле насекомых, птиц, они есть и у растений. Типичный рычаг ствол дерева и его продолжение корень. Рычаги в живых организмах дают выигрыш в силе. Например, длинные ноги оленя дают ему возможность быстро бегать, короткие лапы крота рассчитаны на затрату больших сил при малой скорости, длинные челюсти охотничьих собак позволяют им быстро схватить добычу на бегу.

Механизмы – это специальные системы деталей, которые находятся в динамической работе и передают силы с одной стороны на другую, трансформируют энергию с одной в формы в другую или выполняют тому подобные действия. Любое техническое изобретение является работающим механизмом, оно потребляет какую-то внешнюю энергию, а именно электрическую, тепловую, механическую, световую и так далее, как-то перерабатывает ее или направляет в процесс работы механизма, который в свою очередь выполняет полезную для нас работу.

Механизмы бывают самые разные и заложены в любой работающей машине или другой технике. Это может быть система охлаждения у автомобиля, также под этим названием может быть система наливания кофе у кофеварки. Все, что двигается вокруг нас и имеет не живое происхождениями является механическим предметом в котором работают законы физики.

Физической основой механизмов является прикладная механика, у них даже одинаковые корни слов. И это не с проста, ведь в механизмах всегда есть какое-то движение деталей, они выполняют какие-то функции. И все эти движения может описать только механика, один из разделов физики. Благодаря развитию физики и тем знаниям, которые мы из нее получаем и могут быть созданы те механизмы, которые сейчас очень широко насытили нашу жизнь. И не просто насытили, сделали ее более легкой и комфортной, ведь теперь половина, та даже больше половины разных работ, которые требуют физических сил человека, выполняют разные механизированные машины. Одежду стирают, посуду моют, нас перевозят, нас охлаждают или нагревают, в общем создают для всевозможный комфорт, все это делают именно механизмы. Сейчас трудно представить нашу жизнь без все тех вещей, которые были созданы благодаря успешным применениям знаний механики и других разделов физики, которые были реализованы в механизмах разной сложности.

Большинство игр, которые собраны в этом разделе логические по своей основе, но включают работу с какими-то движущимися механизмами. Вам нужно будет заниматься ремонтом каких-то деталей, что-то передвигать из одного места в другое, чтобы вся система заработала, создавать все условия для нормального функционирования того или иного процесса. Поверьте, что думать здесь нужно будет очень много. Кроме логического мышления потребуется еще и хорошая координация рук, ведь иногда нужно будет что-то ловко разместить в нужном месте, а для этого нужны цепкие и точные руки. В любом случае эти аркады будут интересны как мальчикам, так и девочкам и все смогут зачерпнуть из них что-то полезное и познакомиться ближе со всякими физическими процессами, что здесь представлены.