Ошибки в учебниках физики для 7 класса при изучении механизма «подвижный блок» | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 февраля, печатный экземпляр отправим 5 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Физика

Опубликовано в Юный учёный №3 (12) июнь 2017 г.

Дата публикации: 12.04.2017

Статья просмотрена: 55 раз

Библиографическое описание:

Шумейко А. В., Веташенко О. Г. Ошибки в учебниках физики для 7 класса при изучении механизма «подвижный блок» // Юный ученый. — 2017. — №3. — С. 66-69. — URL https://moluch.ru/young/archive/12/887/ (дата обращения: 23.01.2020).



Данная статья знакомит читателей с ошибками в учебниках физики для 7 класса при изучении получения выигрыша в силе в 2 раза подвижным блоком при подъёме груза и является продолжением статьи: «Современный взгляд на простой механизм «блок», изучаемый по учебникам физики для 7 класса», опубликованной в журнале: «Юный учёный» в № 2 за 2016 год.

Ключевые слова: блок, рычаг, подвижный блок, ось вращения, сила упругости троса

Рисунки физических моделей подвижного блока из 6 учебников физики для 7 класса, объясняющие получение выигрыша в силе в 2 раза подвижным блоком можно условно разделить на две части:

  1. Рисунки представляющие подвижный блок как рычаг с неравными плечами (верхний ряд).
  2. Рисунки представляющие подвижный блок как взаимодействие троса с грузом, который поднимает подвижный блок (нижний ряд).

Для чего это надо? Чтобы было видно, что авторы учебников рассматривают подвижный блок как рычаг (первые четыре рисунка) или как взаимодействие троса и груза (пятый и шестой рисунки). Не надо быть физиком, чтобы увидеть, что силы на первых трёх рисунках нарисованы на блоке, на четвёртом рисунке одна сила на блоке, вторая на грузе, на пятом силы нарисованы на тросу и грузе, а на шестом — на блоке и тросу.

Если взять выигрыш в силе подвижным блоком в 2 раза как рычага, из верхнего ряда, да умножить эту силу в 2 раза как взаимодействие троса с грузом, из нижнего ряда, то получим выигрыш в силе в 4 раза 2 х 2 = 4, а опыт даёт — выигрыш в силе только в 2 раза, при подъёме груза на подвижном блоке. Поэтому из анализа рисунков, объясняющих получение выигрыша в силе в 2 раза подвижным блоком, следует вывод:

У авторов учебников нет единого понимания и нет физической модели подвижного блока для объяснения получения им выигрыша в силе в 2 раза при подъёме груза.

Начнём анализ текста учебника А. В. Грачёва, где подвижный блок представлен как рычаг с неравными плечами (рычаг второго рода):

«Блоком называют устройство, представляющее собой колесо с жёлобом, по которому пропускают верёвку, трос или цепь. … У подвижного блока (рис.144, а) ось вращения перемещается вместе с грузом. Этот блок даёт выигрыш в силе в два раза» [3, с.224]. На рис.144 а, ось вращения блока находится в центре и на этой оси висит груз. На физической модели блока — рис.144 б, оси вращения блока соответствует точка А.

«Действительно, подвижный блок можно рассматривать как рычаг второго рода относительно точки О. В этой точке верёвка касается блока со стороны её закреплённого конца (рис.144, б). Плечо ОВ прикладываемой силы F в два раза больше плеча ОА веса Р груза. Поэтому, исходя из условия равновесия, модуль прикладываемой силы будет в два раза меньше модуля веса груза» [3, с. 225]. Точка О на рисунках 140 и 144 б — ось вращения рычага второго рода. Получается у рычага ОАВ на рис.144 б, две разные оси вращения: ось А— самого блока и ось О— рычага второго рода и эти оси вращения не совпадают.

(В неподвижном блоке рис.142 б ось В— ось вращения блока и она же точка В— ось вращения рычага с равными плечами АВС, т.е. оси вращения блока и рычага — совпадают.)

Рычагов второго рода с двумя разными осями вращения нет, т. к. у рычага второго рода только одна ось вращения (см. выше рис.140).

Вывод: В учебниках, где выигрыш в силе в 2 раза подвижным блоком при подъёме груза доказывается с помощью рычага второго рода— неверен, так как нет рычагов второго рода с двумя разными осями вращения.

Далее проанализируем рисунок 146.

На рисунке 146 нарисованы 2 полиспаста, каждый из них состоит из 3 неподвижных блоков и 3 подвижных блоков. Надпись под рисунком: «Полиспаст даёт выигрыш в силе во столько раз, сколько в нём блоков. Изображённые полиспасты имеют по 6 блоков и дают шестикратный выигрыш в силе» [3, с.225].

Ранее на стр.224 было написано: «Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе. … Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза». Получается, что неподвижные блоки стали давать выигрыш в силе, а подвижные блоки уменьшили свой выигрыш в силе с двух раз до одного раза.

Вывод: Последующие рисунки и текст учебника не должен противоречить предыдущим рисункам и тексту.

Продолжим анализ текста теперь в учебнике О. Ф. Кабардина:

Рис.22.4 [4, с.97].

«При подъёме груза с помощью подвижного блока один конец троса закрепляется вверху, а подъём груза осуществляется под действием силы, приложенной к другому концу троса. Действие силы тяжести mg уравновешивается действием двух одинаковых сил упругости со стороны двух тросов, поэтому для подъёма груза достаточно приложить к одному тросу силу F, равную половине веса груза, т. е. подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза (рис.22.4)» [4, с.97].

Анализ текста: в начале абзаца на рис.22.4 один трос (один конец троса закреплён, а подъём осуществляется за другой конец троса), а вот действие силы тяжести уравновешивается действием двух одинаковых сил упругости со стороны двух тросов. Откуда взялся второй трос и вторая сила упругости?

На рисунке 22.4 один трос с двумя концами и двумя частями или ветвями (одна ветвь — от закреплённого конца до блока, а вторая — от блока до свободного конца троса). Под действием груза в тросу возникает сила упругости одинаковая по всей длине троса, но поскольку груз висит на двух ветвях одного троса, то сил упругости будет две, по одной на каждую ветвь. Вот откуда берётся второй трос и вторая сила упругости.

Если постараться, то можно понять, что модуль силы упругости одинаков в любой точке троса, но если груз висит на нескольких ветвях этого троса, то силы упругости каждой ветви складываются (как будто груз висит на нескольких отдельных тросах).

Вывод: В учебниках, где выигрыш в силе подвижным блоком в 2 раза доказывается с помощью двух тросов— неверен, так как подвижный блок висит на двух ветвях одного троса.

ОБЩИЙ ВЫВОД: У авторов шести учебников физики для 7 класса нет единого понимания и нет физической модели для объяснения получения выигрыша в силе в 2 раза при подъёме груза, на подвижном блоке, так же не верны доказательства: где подвижный блок рассмотрен как рычаг с двумя разными осями вращения, так как нет рычагов второго рода с двумя разными осями вращения, а висит подвижный блок на двух ветвях (частях) одного троса, у которого одна сила упругости по всей длине.

Литература:

  1. Белага В. В. Физика. 7 класс: учеб. для общеобразоват. Учреждени с прил. на электрон. носителе / В. В. Белага, И. А. Ломаченков, Ю. А. Панебратцев; Рос. акад. наук, Рос. акад. образования, изда-во «Просвещение», М,: Просвещение, 2013, — 144 с.: ил. ISBN 978–5-09–022267–9.
  2. Генденштейн Л. Э. Физика 7 класс. В 2 ч. Ч. 1: учебник для общеобразовательных организаций / Л. Э. Генденштейн, А. Б. Кайдалов; под ред. В. А. Орлова, И. И. Ройзена. — 7-е изд., стер. — М,: Мнемозина, 2014. — 255 с.: ил. ISBN 978–5-346–03035–5.
  3. Грачёв А. В. Физика; 7 класс; учебник для учащихся общеобразовательных организаций / А. В. Грачёв, В. А. Погожев, А. В. Селивёрстов, — 3-е изд., перераб. — М,; Вентана- Граф, 2014, — 288 с,: ил. ISBN 978–5-360–04901–2.
  4. Кабардин О. Ф. Физика. 7 класс: учеб. для общеобразоват. организаций / О. Ф. Кабардин. 3-е изд. — М.: Просвещение, 2014. — 176 с.: ил. ISBN 978–5-09–033364–1.
  5. Пёрышкин, А. В. Физика 7 кл.: учебник / А. В. Пёрышкин. — 3 –е изд., доп. — М,: Дрофа, 2014. — 224 с.: ил. ISBN 978–5-358–14436–1.
  6. Пурышева, Н. С. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская. — 2-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2013. — 222, [2] с.: ил. ISBN 978–5-358–11968–0.
Основные термины (генерируются автоматически): подвижной блок, подвижный блок, сила, ось вращения, подъем груза, трос, раз, рычаг второго рода, блок, сила упругости.


Похожие статьи

Современный взгляд на простой механизм «блок», изучаемый по...

«Подвижный блок — это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом (рис.179).

При равномерном подъёме груза подвижный блок тоже движется равномерно.

Но сила натяжения троса — это как раз и есть сила, которую прикладывают поднимая груз с...

Переименование и исключение силы упругости в учебниках...

В подвижном блоке при подъёме груза существует сила упругости колеса блока и сила упругости подвеса, на котором висит подвижный блок с грузом и если анализировать работу подвижного блока с учётом этих сил упругости, то о представлении подвижного блока как...

«Вечный двигатель» в учебниках физики для 7 класса

Целью данной работы является доказательство того, что в учебниках физики для 7 класса, в которых физическая модель подвижного блока, при получении выигрыша в силе в 2 раза, рассматривается как рычаг с неравными плечами (рычаг второго рода)...

Демонстрация веса тела и состояния его невесомости с помощью...

Сила Упругости. Вес. «Почему не падает лежащее на ладони яблоко? 1, а. Трос натянут силой, приложенной рыбаком к свободному концу троса.

подъёме груза [1, с.182]. Опыт № 2 начнём с крепления динамометров на концы троса, на который повесим подвижный блок с грузом...

Решение некоторых классических пространственных задач теории...

2. Решение представлено в виде степенных рядов по косинусу угла между осью вращения и радиусом сферы.

вектор перемещений. Здесь — цилиндрические координаты с ортами ; — сферические координаты с ортами (см. рисунок 1). Ось совпадает с осью вращения тела.

Совместная задача газовой динамики и теории упругости...

Использование уравнения Рейнольдса является в теории газовой смазки общепринятым [4]. Влияние инерционных сил в зазоре при вращающемся роторе по сравнению с силами давления и вязкими силами мало, как и в задаче Рейнольдса для несжимаемой смазки.

Разгрузка кинематических пар кривошипно-ползунного механизма...

Центр масс подвижных звеньев механизма определим вектором.

Если последнее условие выполняется, то центр масс подвижных звеньев механизма будет двигаться вдоль оси

при любой частоте вращения кривошипа. Однако сила (2.3) является существенно нелинейной и...

Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену

Продольная сила инерции груза распределялась между элементами торцевой стены, боковых стен и рамы вагона как равномерно распределенная нагрузка. При расчете к боковым и торцевым стенам кузова вагона-хоппера прикладывалось активное давление груза...

Тенденции в совершенствовании конструкций для бестраншейной...

Корпус наконечника 11 подвижно устанавливается внутрь прокладываемого трубопровода 9 (рис

При включении двигателя коническо-цилиндрические блоки на первом валу вибратора

Так как корпус установлен в трубопроводе подвижно, то возмущающая сила, направленная в...

Похожие статьи

Современный взгляд на простой механизм «блок», изучаемый по...

«Подвижный блок — это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом (рис.179).

При равномерном подъёме груза подвижный блок тоже движется равномерно.

Но сила натяжения троса — это как раз и есть сила, которую прикладывают поднимая груз с...

Переименование и исключение силы упругости в учебниках...

В подвижном блоке при подъёме груза существует сила упругости колеса блока и сила упругости подвеса, на котором висит подвижный блок с грузом и если анализировать работу подвижного блока с учётом этих сил упругости, то о представлении подвижного блока как...

«Вечный двигатель» в учебниках физики для 7 класса

Целью данной работы является доказательство того, что в учебниках физики для 7 класса, в которых физическая модель подвижного блока, при получении выигрыша в силе в 2 раза, рассматривается как рычаг с неравными плечами (рычаг второго рода)...

Демонстрация веса тела и состояния его невесомости с помощью...

Сила Упругости. Вес. «Почему не падает лежащее на ладони яблоко? 1, а. Трос натянут силой, приложенной рыбаком к свободному концу троса.

подъёме груза [1, с.182]. Опыт № 2 начнём с крепления динамометров на концы троса, на который повесим подвижный блок с грузом...

Решение некоторых классических пространственных задач теории...

2. Решение представлено в виде степенных рядов по косинусу угла между осью вращения и радиусом сферы.

вектор перемещений. Здесь — цилиндрические координаты с ортами ; — сферические координаты с ортами (см. рисунок 1). Ось совпадает с осью вращения тела.

Совместная задача газовой динамики и теории упругости...

Использование уравнения Рейнольдса является в теории газовой смазки общепринятым [4]. Влияние инерционных сил в зазоре при вращающемся роторе по сравнению с силами давления и вязкими силами мало, как и в задаче Рейнольдса для несжимаемой смазки.

Разгрузка кинематических пар кривошипно-ползунного механизма...

Центр масс подвижных звеньев механизма определим вектором.

Если последнее условие выполняется, то центр масс подвижных звеньев механизма будет двигаться вдоль оси

при любой частоте вращения кривошипа. Однако сила (2.3) является существенно нелинейной и...

Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену

Продольная сила инерции груза распределялась между элементами торцевой стены, боковых стен и рамы вагона как равномерно распределенная нагрузка. При расчете к боковым и торцевым стенам кузова вагона-хоппера прикладывалось активное давление груза...

Тенденции в совершенствовании конструкций для бестраншейной...

Корпус наконечника 11 подвижно устанавливается внутрь прокладываемого трубопровода 9 (рис

При включении двигателя коническо-цилиндрические блоки на первом валу вибратора

Так как корпус установлен в трубопроводе подвижно, то возмущающая сила, направленная в...

Задать вопрос