ТЕМА: СИЛА УПРУГОСТИ. ЗАКОН ГУКА
Цели урока:
Образовательные:
- Сформировать у учащихся понятие о силе упругости.
- Ввести закон Гука.
Воспитательные:
- Для формирования эстетических вкусов учащихся, все демонстрации проводить в строгом соответствии с требованиями к технике демонстрационного эксперимента (видимость со всех сторон класса, композиция приборов).
Развивающие:
- Для формирования активности каждого ученика использовать при изучении теоретического материала метод фронтальной беседы.
- Для формирования и развития памяти учащихся организовать репродуктивную деятельность по воспроизведению ранее изученного теоретического материала.
План урока
Этап | Время, мин | Приемы и методы |
Повторение | 5 – 7 | Сообщение учителя. Фронтальный опрос |
Изучение нового материала с последовательной постановкой учебных проблем | 20 – 25 | Рассказ, беседа. Эксперимент. Записи и рисунки на доске и в тетрадях |
Закрепление полученных знаний | 8 – 10 | Решение задач |
Домашнее задание | 3 – 5 | Пояснения учителя. Записи на доке и в тетрадях |
Ход урока
1. Оргмомент
2. Актуализация опорных знаний
Вопросы:
- Что является причиной падения всех тел на землю?
- Какую силу называют силой тяжести?
- Что называют всемирным тяготением?
- Кем открыт закон всемирного тяготения?
- Имеются два одинаковых бруска, изготовленных из разных материалов (дерево и сталь). На какой брусок действует большая сила тяжести? Почему?
- Слона труднее, чем человека, оторвать от земли. Почему?
3. Новый материал
Вам известно: на все тела, находящиеся на земле, действует сила тяжести.
Мячик падает на пол.
- Почему? (Падает в результате действия силы тяжести.) А так же: - стрела из лука
- снежинка
- листья и т.д.
Книга лежит на столе.
На нее действует сила тяжести → книга не проваливается сквозь стол → находится в покое.
Тело подвешено на нити.
→ тело не падает.
Вопрос: Почему же покоятся тела, лежащие на опоре или подвешенные на нити? (Сила тяжести уравновешивается какой-то другой силой.)
- Что это за сила?
- С этой силой мы сегодня и познакомимся.
Тема сегодняшнего урока: «Сила упругости. Закон Гука.»
-
- Сила упругости
- Закона Гука
- Применение
Чем мы будем заниматься на уроке?
Опыт.
На середину горизонтально расположенной доски поставим гирю. Под действием силы тяжести гиря начнет двигаться вниз и прогибает доску, т. е. доска деформируется. При этом возникает сила, с которой опора (доска) действует на тело, расположенное на ней.
Вывод: на гирю, кроме силы тяжести, направленной вертикально вниз, действует другая сила. Эта сила направлена вертикально вверх. Она и уравновесила силу тяжести. Эту силу называют силой упругости.
Определение: Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение, называется силой упругости.
Обозначают – Fупр.
Чем сильнее прогибается опора (доска), тем больше сила упругости. Если сила упругости становится равной силе тяжести (Fупр = Fтяж), действующей на тело, то опора и тело останавливаются.
Тело подвешено на нити.
Нить (подвес) растягивается В нити (подвесе), также как и в опоре, возникает сила упругости.
При растяжении подвеса сила упругости увеличивается.
Если сила упругости будет равна силе тяжести, то растяжение прекращается. Сила упругости возникает только при деформации тел. Если исчезает деформация тела, то исчезает и сила упругости.
Виды деформаций: растяжения, сжатия, сдвига, изгиба, кручения.
- Выясним от чего зависит сила упругости.
Опыт.
Возьмем пружину, один конец которой закреплен в рамке. Отметим начальное положение стрелки, прикрепленной к пружине. К свободному концу пружины будем подвешивать грузы одинаковой массы (m). При подвешивании одного груза, стрелка перемещается вниз (пружина удлиняется) на величину l ( - изменение («дельта» - греч.)). При подвешивании 2 грузов удлинение пружины равно 2l и т.д.
В итоге получаем:
m - l
2m - 2l и т.д.
Мы знаем, что сила тяжести прямо пропорциональна массе тела. Но так как груз в каждом из опытов остается в покое, то Fупр = Fтяж.
Опыт показал, что сила упругости при растяжении тела прямо пропорциональна изменению длины тела.
Так как сила упругости прямо пропорциональна изменению длины тела, то вводя коэффициент пропорциональности, получаем
Fупр = kl – закон Гука
где: l – удлинение тела (изменение его длины)
k – коэффициент пропорциональности, который называется жесткостью
k = Fупр/l
[k] = H/м – единица измерения
Закон назван в честь английского ученого Роберта Гука, который и установил эту зависимость. (Показать портрет Р. Гука)
- Как вы думаете, а от чего зависит жесткость:
- от формы и размеров пружины;
- от материала, из которого она изготовлена.
Закон Гука справедлив только для упругой деформации.
Определение: Если после прекращения действия сил, деформирующих тело, оно возвращается в исходное положение, то деформация является упругой.
4. Закрепление (решение задач)
а) Определите с какой силой нужно действовать на пружину жесткостью 60 Н/м, чтобы она удлинилась на 5 см.
Дано: «Си» Решение
l = 5 см 0,05 м Fупр = kl
k = 60 Н/м Fупр = 60 Н/м0,05 м = 3 Н
Fупр = ? Ответ: 3 Н.
б) Чему равна жесткость пружины, если под действием силы 2 Н она растянулась на 4 см.
Дано: «Си» Решение
Fупр = 2 Н Fупр = kl
l = 4 см 0,04 м k = Fупр/l
k = ? k = 2 Н/0,04 м = 50 Н/м
Ответ: 50 Н/м.
в) На сколько сантиметров растянется пружина жесткостью 105 Н/м под действием силы 21 Н?
Дано: «Си» Решение
Fупр = 21 Н Fупр = kl
k = 105 Н/м l = Fупр/k
l = ? l = 21 Н/105 Н/м = 0,2 м = 20 см
Ответ: 20 см.
5. Итоги урока
- Какие цели мы ставили в начале урока? Достигли мы их или нет?
6. Домашнее задание
§ 25, задачи
а) Определить коэффициент жесткости магнитной ленты, если рывок ведущего диска магнитофона с силой в 4 Н вызвал удлинение ленты на 0,2 мм.
б) Найти удлинение пружины жесткостью 150 Н/м под действием силы 8 Н.
3