Разработка урока «Сила упругости. Закон Гука»

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

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

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 – F_упр.

Чем сильнее прогибается опора (доска), тем больше сила упругости. Если сила упругости ста­новится равной силе тяжести (F_упр = F_тяж), 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 2l и т.д.

В итоге получаем:

m - l

2m - 2l и т.д.

Мы знаем, что сила тяжести прямо пропорциональна массе тела. Но так как груз в каждом из опытов остается в покое, то F_упр = F_тяж.

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

F_упр = kl – закон Гука

где: l – удлинение тела (изменение его длины)

k – коэффициент пропорциональности, который называется жесткостью

k = F_упр/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 F_упр = kl

k = 60 Н/м F_упр = 60 Н/м0,05 м = 3 Н

F_упр = ? Ответ: 3 Н.

б) Чему равна жесткость пружины, если под действием силы 2 Н она растянулась на 4 см.

Дано: «Си» Решение

F_упр = 2 Н F_упр = kl

l = 4 см 0,04 м k = F_упр/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

F_упр = 21 Н F_упр = kl

k = 105 Н/м l = F_упр/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