Сила упругости. Закон Гука. Конспект урока

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Богородицкая средняя школа Смоленского района Смоленской области

конспект урока по физике

СИЛА УПРУГОСТИ. ЗАКОН ГУКА.

Подготовила и провела

Учитель физики:

ШАНОВА Влада Николаевна

д. Богородицкое

Название главы: Динамика. Силы в механике

Тема урока: Сила упругости. Закон Гука

УМК: Физика. 10 класс. Базовый уровень. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский.

Параграф в учебнике: 34

Тип урока: комбинированный

Материально-техническое обеспечение: учебник (Физика. 10 класс. Базовый уровень. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский), задачник Физика. 10-11 класс. А.П. Рымкевич, принадлежности для демонстраций (2 бруска, лист картона, линейка, пластилиновые шарики, поролоновые губки, резинки канцелярские, штативы, шарики на нити, пружины, 3 груза массой по 100 г – на пару), презентация, проектор, карточки с задачами.

Приложение: слайды презентации к данному конспекту, карточки с задачами.

Используемая литература:

• Педагогическая практика. Программа и методические рекомендации для студентов специальности 032200.00 «Физика с дополнительной специальностью «Информатика»» - Смоленск: Изд-во СмолГУ, 2011. – 23 с.

• Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2018. – 416 с.: ил. – (Классический курс).

• Физика. Задачник. 10-11 кл. : пособие для общеобразоват. учреждений / А. П. Рымкевич. – 15-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2011. – 188, [4] с.: ил. – (Задачники «Дрофы»).

Цели:

Образовательные:

•  Углубить и систематизировать знания обучающихся о силе упругости, возникающей при деформации твердых тел, сжатии жидкостей и газов;

• Экспериментальным путем сформулировать закон Гука;

• Продолжить формировать целостную систему знаний по теме «Силы в природе».

Развивающие:

• Создавать условия для развития умения обучающихся четко и точно излагать свои мысли путем задаваемых им вопросов в ходе урока;

• Развивать интерес учеников к изучаемой теме и к предмету в целом посредством использования на уроке демонстрации и интерактивного материала;

• Развитие навыков решения практических задач.

Воспитательные:

• Продолжить формирование научного мировоззрения обучающихся на основе изучения новой темы политехнического характера, включая реализацию принципа историзма на уроке;

• Воспитание внимательности, аккуратности посредством соблюдения дисциплины и контроля деятельности учеников.

План урока

1. Организационный момент (1 мин)

2. Запись домашнего задания (2 мин)

3. Актуализация знаний (7 мин)

4. Объяснение нового материала (22 мин)

5. Закрепление знаний (12 мин)

6. Рефлексия (1 мин)

Ход урока

Организационный момент

Учитель: здравствуйте, ребята. Кто сегодня отсутствует? Отметим.

Запись домашнего задания

Учитель: открываем дневники и записываем домашнее задание на следующий урок (домашнее задание записано на доске):

§ 34, № А1 – А3 стр. 109 письменно.

Все записали? Хорошо, переходим непосредственно к уроку.

Актуализация знаний

Цель сегодняшнего урока следующая. Повторить тему прошлого урока, изучить новую тему и закрепить полученные знания решением задач.

Ребята, прежде чем перейти к новой теме, вспомним основные моменты прошлой темы «Сила тяжести и вес. Невесомость»

СЛАЙД 1

1. Учитель: что является причиной падения тел на землю?

Ученик: сила притяжения является причиной падения всех тел на землю.

1. Учитель: какую силу называют силой тяжести?

Ученик: сила, с которой Земля действует на тело:

= m

1. Учитель: как направлена сила тяжести?

Ученик: сила тяжести направлена к центру Земли.

1. Учитель: что называется весом тела?

Ученик: весом тела называют силу, с которой, вследствие притяжения к Земле, это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес.

1. Учитель: чем отличается вес тела от силы тяжести?

Ученик:

• Сила тяжести приложена к телу, а вес тела приложен к опоре или подвесу.

• Природа сил различна, т.е. вес тела является проявлением действия межмолекулярных сил, а сила тяжести имеет гравитационную природу.

1. Учитель: в каком случае вес и сила тяжести равны?

Ученик: вес тела равен силе тяжести только в том случае, когда тело движется равномерно и прямолинейно или покоится.

1. Учитель: что означает наступление состояния невесомости у тел?

Ученик: тела не давят на опору, и, следовательно, на них не действует сила реакции опоры, они движутся только под действием силы притяжения к Земле.

Объяснение нового материала

Учитель: хорошо, эту тему повторили, вспомнили основные моменты, вы с ней разобрались и хорошо усвоили. Можно переходить к новой теме.

Для начала, попробуйте ответить на вопрос: падают ли тела в следующих случаях: шар висит на нити, брусок лежит на столе, снег лежит на крыше?

Ученик:  Нет.

Учитель: почему покоятся тела, лежащие на опоре или подвешенные на нити? 

Ученики высказывают предположения.

Учитель: итак, предположим, что сила тяжести уравновешивается какой-то другой силой. Что же это за сила и как она возникает, выясним вместе в течение урока.

Проведём эксперимент.

На столе на небольшом расстоянии друг от друга лежат два бруска. Сверху на них лежит лист картона. На картон я положила линейку. Что вы видите?

Ученик: картон прогнулся.

Учитель: действительно, под действием силы тяжести линейка начнёт двигаться вниз и прогнёт картон, т.е. картон деформируется. При этом возникает сила, с которой опора (лист картона) действует на тело, расположенное на нем.

Какой вывод можно сделать из этого опыта?

Ученик: на лист картона, кроме силы тяжести, направленной вертикально вниз, действует другая сила. Эта сила направлена вертикально вверх. Она и уравновесила силу тяжести.

Учитель: Данная сила носит название «Сила упругости».

СЛАЙД 2

Записываем тему в тетрадь: Сила упругости. Закон Гука.

СЛАЙД 3

Обращаю ваше внимание на то, что сила упругости приложена к телу, которое вызывает деформацию, и всегда направлена противоположно деформирующей силе перпендикулярно поверхности соприкосновения взаимодействующих тел. А если во взаимодействии участвуют такие тела, как пружины или нити, то силы упругости направлены вдоль их оси́.

Сила упругости обозначается _упр. Сделаем рисунок (на доске).

Ученики изображают рисунок в тетради

Прочитав определение еще раз, обратим внимание на то, что сила упругости возникает при деформации. Возьмите пластилиновый шарик, измените его форму. Что стало причиной изменения его формы?

Ученик: действие силы.

Учитель: правильно. Тогда попробуйте определить, что такое деформация?

Ученики высказывают варианты определения.

СЛАЙД 4

Учитель:

Деформации бывают разных видов, мы рассмотрим 5 видов.

Посмотрите на слайд. На нем показаны различные деформации и подписаны их названия.

Запишите названия в тетрадь, а затем разберем каждый вид деформации на примерах.

Проведём эксперимент.

У вас на столах на пару лежит поролоновая губка и канцелярская резинка. Один из вас берет губку и сжимает ее, другой – растягивает резинку.

Наблюдаете ли вы здесь деформации?

Ученик: да.

Учитель: как вы считаете, какой конкретно вид деформации вы наблюдали.

Ученик: сжатие и растяжение.

Учитель: совершенно верно. Сжатие возникает при уменьшении расстояний между частицами, из которых состоит тело, при этом увеличивается площадь поперечного сечения тела. Приведите примеры проявления сжатия в окружающем нас мире.

Ученик: сжатие испытывают столбы, колонны, стены и фундаменты зданий.

Учитель: растяжение возникает при увеличении расстояний между частицами, из которых состоит тело, при этом уменьшается площадь поперечного сечения тела. Приведите примеры проявления растяжения в окружающем нас мире.

Ученик: растяжение испытывают тросы, канаты, цепи в подъёмных устройствах, стяжки между вагонами.

Учитель: проведем еще один небольшой эксперимент. Расположите ладонь перед собой, прогните пальцы вверх.

Наблюдаем здесь деформацию?

Ученики: да, растяжение и сжатие

Учитель: в данном случае наблюдается сложный вид деформации: верхний слой кожи руки испытывает деформацию сжатия, а нижний деформацию растяжения,

Такой вид деформации называется изгиб. Приведите другие примеры.

Ученик: нагруженная балка, мосты, полы, потолки зданий испытывают изгиб.

Учитель: деформация сдвига – это вид деформации, при котором нагрузка прикладывается параллельно основанию тела, и одна плоскость тела смещается в пространстве относительно другой. Примеры: разрезание листа бумаги ножницами, распил доски пилой.

А различные комбинации деформаций сдвига проявляются как деформация кручения. Приведите примеры проявления кручения в окружающем нас мире.

Ученик: кручение наблюдается при завертывании болтов, при закручивании шурупов, при выкручивании белья при стирке.

Учитель: как вы думаете, на примере нашего тела мы можем наблюдать деформации?

Ученик: сжатие - когда поднимают груз, переносят его на плече.

Растяжение – когда висим на перекладине, при серьёзных переломах _ растяжки частей тела.

Изгиб – при вдохе и выдохе, грудная клетка деформируется.

Кручение – крутим головой в разные стороны, кутим пальцы в суставах.

Учитель: а какая самая очаровательная деформация на лице человека?

Ученик: улыбка.

Учитель: хорошо, виды деформации изучили и пояснили на примерах. Теперь разберем такой момент: виды силы упругости.

СЛАЙД 5

Перед вами следующая демонстрация: на столе лежит учебник, и шарик подвешен на нити к штативу. Также на слайде показан соотвествующий чертеж.

В первом случае сила упругости называется силой реакции опоры , во втором случае – сила натяжения нити . Названия и обозначения подписаны на чертеже. Перенесите чертеж в тетрадь.

Проведём эксперимент.

На партах стоят штативы с закрепленной на нем пружиной. К пружине подвесьте один груз массой 100г, обратите внимание на растяжение пружины. А теперь подвесьте второй груз такой же массы. Затем третий груз.

СЛАЙД 6

Схематичный рисунок данного эксперимента показан на слайде. Сделайте вывод о растяжении пружины.

Ученик: чем больше масса груза, тем больше растяжение пружины.

Учитель: с помощью эксперимента и рисунка можно установить, что между растяжением пружины и массой груза существует прямая зависимость.

Итак, при упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела.

F = k·|Δl|

В этом и состоит экспериментально установленный в 1660 г закон Гука.

СЛАЙД 7

  l–удлинение тела (изменение его длины);
k – коэффициент пропорциональности (жёсткость).

Жёсткость тела зависит от формы и размеров, материала, из которого оно изготовлено. Закон Гука справедлив только для упругой деформации, т.е. если после прекращения действия сил, деформирующих тело, оно возвращается в исходное положение

Ребята, сейчас одна из учениц (Цыбаненко А.) выступит с небольшим сообщением о Роберте Гуке и продемонстрирует интересный видеоролик о нем. Внимательно слушаем и смотрим.

Сообщение: Роберт Гук (1635 - 1703) – это английский естествоиспытатель и изобретатель. Член Лондонского королевского общества. Гука смело можно назвать одним из отцов физики, в особенности экспериментальной, но и во многих других науках ему принадлежат зачастую одни из первых основополагающих работ и множество открытий. Сейчас посмотрим очень информативный видеоролик, в котором рассказывается про Гука с точки зрения его научных открытий в различных областях физики.

Просмотр видеоролика Роберт Гук: https://youtu.be/k-qVcQ1HyvE

Учитель: спасибо, очень хорошо подготовилась и подобрала полезный и интересный материал.

Закрепление знаний

Учитель: ребята, мы изучили новую, содержательную, но в тоже время достаточно интересную и практическую тему «Сила упругости. Закон Гука». Все всё успели записать и начертить? Тогда повторим то, что сегодня узнали.

СЛАЙД 8

1. Учитель: что такое деформация?

Ученик: деформация – это изменение объема или формы тела.

1. Учитель: какие виды деформации вы теперь знаете?

Ученик:

• Растяжение.

• Сжатие.

• Сдвиг.

• Кручение.

• Изгиб.

1. Учитель: какая сила является результатом деформации тела?

Ученик: сила упругости.

1. Учитель: как эта сила направлена?

Ученик: сила упругости направлена противоположно деформирующей силе перпендикулярно поверхности соприкосновения взаимодействующих тел

1. Учитель: какой закон описывает зависимость силы упругости от изменения длины тела?

Ученик: закон Гука.

1. Учитель: сформулируйте это закон.

Ученик: при упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела. F = k·|Δl|

СЛАЙД 9

Учитель: отлично. Теперь решим пару задач на силу упругости и закон Гука. Перед вами карточки с задачами (№ 160, 161, 162 - резерв) из задачника по физике для 10-11 класса автора А. П. Рымкевич.

№160: Какие силы надо приложить к концам проволоки жесткостью 100кН/м, чтобы растянуть ее на 1мм?

№161: На сколько удлиниться рыболовная леска жесткостью 0,5 кН/м при поднятии вертикально вверх рыбы массой 200 г?

№162(резерв): Спиральная цилиндрическая пружина передней подвески колес автомобиля «Жигули» имеет длину в свободном состоянии 360 мм и по дейсвтием силы 4,35 кН должна сжиматься до 230 мм. Пружина задней подвески имет длину 442 мм и под действием силы 4,4 Н сжимается до 273 мм.

Решение:

Рефлексия

СЛАЙД 10

Учитель: ребята, сегодня мы отлично поработали, изучили новую тему, закрепили знания по ранее изученному материалу. Цель урока достигнута. Спасибо. Урок окончен. До свидания.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Карточки для учеников.

Слайды презентации к конспекту

(информация на каждом слайде появляется последовательно).