Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
На цьому досліді учні спостерігають зв'язок між силою тяжіння вантажу й довжиною плеча одностороннього важеля.
З одного боку, вони встановлюють, що місце підвішування різних мас впливає на силу, потрібну для утримання важеля в рівновазі, а з іншого - як потрібна сила змінюється залежно від точки прикладання динамометра.
Звідси вони роблять висновок, що відповідним розміщенням вантажу й динамометра на односторонньому важелі можна дістати виграш у силі.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
- Учні вміють розрізняти "силу тяжіння" і "масу"
- Вони вміють користуватися одиницею сили "1 Н"
- Учні вміють самостійно складати прості установки й показувати на досліді, що з їхньою допомогою можна зменшити потрібну силу
Принцип
Учні самостійно експериментують з одностороннім важелем і, змінюючи місця підвішування вантажу й динамометра, досліджують зменшення потрібної сили, коли шлях, на якому діє сила, стає довшим.
Порада: Обговоріть з учнями "недолік": роботу, яку треба виконати, зменшити таким чином не вдається.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
- Потрібна сила тим менша, чим довший шлях, на якому вона діє
- Але робота в усіх випадках лишається (щонайменше) такою самою
Завдання
- Учні підвішують на важіль різну кількість тягарців і вимірюють силу динамометром
- Учні порівнюють покази за різних вантажів, а також за різних положень на важелі й різних положень динамометра
- Вони міркують, який існує зв'язок між положенням вантажу, положенням динамометра й потрібною силою
Правила безпеки
- Учнів треба попередити про небезпеку різкого відскакування навантаженої гвинтової пружини.
- Зверніть увагу учнів на те, що високий штатив легко перекинути, якщо тягнути за нього надто високо.
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Трамплін
Горіхокол
З басейну ти напевно знаєш трамплін, який прогинається, коли ти на ньому стоїш. Ти, мабуть, помітив, що чим далі вперед ти ступаєш, тим сильніше прогинається дошка. Під важчими людьми вона прогинається ще сильніше. Отже, твоя маса й твоє положення на дошці визначають, наскільки сильно вона прогнеться.
Це і є принцип одностороннього важеля, і в побуті є ще й інші його приклади. Скажімо, щоб розколоти горіх, тобі потрібно значно менше сили, коли ти робиш це горіхоколом, а не голою рукою. Або тачка: чим довші в неї ручки, тим легше її підняти.
Отже, чим далі точка прикладання сили від осі важеля, тим менше сили потрібно, щоб його зрушити.
Завдання
Питання
Від чого залежить потрібна сила на односторонньому важелі?
- Підвісь на важіль усі тягарці й виміряй силу динамометром. Зміни положення тягарців і поспостерігай, як змінюється сила.
- Візьми менший вантаж і дослідь тепер, як поводиться сила, коли ти щоразу закріплюєш в іншому місці лише динамометр.
- Обміркуй, що показали твої вимірювання, і дай відповіді на запитання в протоколі.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Динамометр, прозорий, 2 Н | 03065-03 | 1 | 2 | Тримач для прорізних тягарців, 10 г, конструкція PHY | 02204-00 | 1 | 3 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 10 г, конструкція PHY | 02205-01 | 9 | 4 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 | 5 | Штативний стрижень, нерж. ст., з різьбою, l = 600 мм, d = 10 мм | 02035-00 | 1 | 6 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 | 7 | Важіль | 03960-00 | 1 | 8 | Утримувальний болт | 03949-00 | 1 |
|---|
Складання (1/2)
Спершу згвинти складений штативний стрижень (рис. 1).
Склади зі штативної основи й штативного стрижня штатив, як показано на рис. 2 і рис. 3.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Складання (2/2)
Закріпи на штативному стрижні подвійну муфту. Просунь утримувальний болт крізь верхній отвір посередині важеля, а потім закріпи утримувальний болт у подвійній муфті (рис. 4 і рис. 5). Установи динамометр на нуль, тримаючи його підвішеним вертикально вниз (рис. 6).
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Виконання (1/2)
Рис. 7
На односторонньому важелі вантаж і динамометр завжди з одного боку важеля, а другий бік лишається порожнім. Стеж за цим протягом усього досліду!
Завдання 1
Поклади на тримач усі 9 прорізних тягарців. Маса тепер становить 100 г.
Підвісь тримач із тягарцями на важіль у положенні "10". Причепи динамометр у тому самому положенні й тягни його вгору доти, доки важіль не стане горизонтально, як на рис. 7. Зчитай показ динамометра.
Тепер підвішуй тримач із тягарцями в різні місця важеля й щоразу вимірюй у положенні "10" силу, потрібну для того, щоб утримати важіль горизонтально. Поспостерігай, як при цьому змінюється сила.
Виконання (2/2)
Рис. 8
Завдання 2
Тепер поклади на тримач лише 3 тягарці. Маса тепер становить 40 г.
У цій частині досліду підвішуй тримач із тягарцями завжди в те саме місце, наприклад у положення "5".
Тепер вимірюй динамометром у різних положеннях силу, яка на нього діє, коли ти утримуєш важіль горизонтально в рівновазі.
Знову поспостерігай, як змінюється сила.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Питання
Питання
Питання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Підсумуй, про що ти дізнався під час цього досліду. Односторонній важіль дає змогу дістати виграш у ____, якщо братися за важіль далі ____ або підвішувати вантаж далі ____ важеля. Сила, потрібна для переміщення вантажу, при цьому ____, але шлях, який для цього треба пройти, ____. Тому ____, яку загалом треба виконати, лишається такою самою.