Урок фізики 8 клас Сила пружності. Закон Гука

Тема уроку. Сила пружності. Закон Гука.

Мета уроку. Перевірити засвоєння понять «сила» , «інертність»; почати ознайомлення учнів з видами сил; навчати описувати пружні деформації, використовуючи закон Гука; з’ясувати природу сили пружності.

І.. Організаційний момент

ІІ. Контроль знань

1. Два учні складають «асоціативний кущ» до слова «сила» ( записать асоціації, поняття, характеристики, ознаки, пов’язані зі словом сила)

2. Інші учні виконують тести

1. Яка з величин є векторною?

А) маса б) час в) пройдений шлях г) сила

2. Від чого залежить результат дії сили на тіло?

А) від модуля сили б) від напрямку сили в) від модуля сили, напрямку і точки прикладання від модуля і напрямку сили

3. Рівнодійна всіх сил, що діють на автомобіль, дорівнює нулю. Що можна сказати про характер руху автомобіля?

А) швидкість автомобіля збільшується б) швидкість автомобіля не змінюється

В) швидкість автомобіля зменшується г) охарактеризувати рух автомобіля неможливо

4. Кульку, що лежить на гладенькому горизонтальному столі, штовхнули. Вона покотилася по столу зі сталою швидкістю (без тертя), потім упала на підлогу і відскочила вгору на певну висоту. На якій з ділянок свого руху кулька рухалася за інерцією?

А) тільки під час руху вниз б) тільки під час руху по горизонтальному столу

В) під час усього руху г) під час руху вниз і вгору

5. При взаємодії двох тіл відношення їх швидкостей дорівнює v₁ ÷ v_{2 = 1 ÷ 3.} Чому дорівнює маса другого тіла, якщо маса першого 1 кг?

А) 13 кг, б) 1 кг в) 2 кг г) 3 кг

6. На тіло у протилежних напрямах діють дві сили F₁ = 23 Н та F₂ = 25 Н. Визначте числове значення і напрямок рівнодійної сил.

А) 2 Н, за напрямком сили F₁. б) 2 Н, за напрямком сили F₂

В) 8 Н, за напрямком сили F₂ г) 8 Н, за напрямком сили F₁

ІІІ. Мотивація знань.

• Візьмемо мочалку і покладемо на неї брусок. Зверніть увагу, що мочалка прогнулася, тобто змінилася її форма (деформувалася), а тепер заберемо цей вантаж. Що відбулося з мочалкою і чому? Отже ми побачили, що виникла якась сила, яка відновила форму мочалки. Ця сила називається силою пружності, і сьогодні ми з вами ознайомимося з цією силою.

ІV. Сприйняття навчального матеріалу

• Клас поділяється на 4 групи

1. З’ясувати, що таке деформація, які є її види, навести приклади, супроводжуючи демонстраціями (гумова стрічка, пружина, повітряна кулька, пластилін)

Деформацією називається зміна форми або об’єму тіла.

Тверді тіла мають властивість зберігати форму і об’єм. Проте взаємодіючи з іншими тілами, вони змінюють свою форму. Ця зміна не завжди помітна, але вона завжди існує. (розтягніть гумову стрічку за кінці) Очевидно, частинки шнура змістилися одна відносно одної, стрічка деформувалася – стала довшою і тоншою. Деформація виникає тоді, коли різні частинки тіла під дією сил переміщуються неоднаково.

Шнур після припинення на нього дії сил повертається у вихідне положення. Деформації, які повністю зникають після припинення дії зовнішніх сил, називаються пружними (дослід з повітряною кулькою)

Платилін «не пам’ятає», яка форма у нього була раніше. Деформації, які не зникають після припинення дії зовнішніх сил, називаються пластичними. Пластичній деформації піддаються віск, пластилін, глина, свинець…

Існує 5 видів деформації: розтяг, стиск, згин, кручення, зсув. (презентація)

Тіл, які б не деформувалися, в природі не існує. Водночас часто доводиться мати справу з настільки малими деформаціями, що їх важко виявити. Наприклад, наступити на цеглину, то її висота зменшиться приблизно на 0,0005 мм.

1. З’ясувати, коли виникає сила пружності і чому? (дощечка, 2 опори, 2 важки)

Сила, що виникає при пружних деформаціях, називається силою пружності. Причиною виникнення сил пружності є взаємодія молекул тіла. На малих відстанях молекули відштовхуються, а на великих – притягуються. У недеформованому тілі молекули розташовані саме на такій відстані, на якій сили притягання і відштовхування зрівноважуються. Коли ми розтягуємо або стискаємо тіло, відстані між молекулами змінюються, тому починають переважати або сили притягання, або сили відштовхування.

Який же напрям сили, що виникає при деформації? (дослід – поставити на дощечку важок) Важок рухається вниз, але швидкість зменшується. Отже , сила діяла в протилежному напрямі – вгору. Напрям дії сили протилежний до напряму прогинання дощечки.

Збільшимо масу важка і повторимо дослід. На дощечку покласти 2 важки, то вона деформується більше. Отже, чим більшу силу прикладено до тіла, тим більше воно деформується. Разом з тим, чим більша деформація, тим більша сила пружності виникає в тілі.

1. Сформулювати закон Гука.

Пружні  деформації  тривалий  час  вивчав  англійський  учений 

Роберт Гук. . У  своєму трактаті «Про відновлювальну 

силу» він сформулював свій закон так: «Яке подовження — така 

й   сила»

Сила пружності прямо пропорційна зміні довжини тіла де k - коефіцієнт сили пружності

Графічно закон Гука зображається прямою. Для великих деформацій залежність   Fпр і х не буде прямо пропорційною; при великих деформаціях тіло руйнується.

(відео про вченого)

1. Що таке динамометр, яке він має призначення та будову?

Прилад для вимірювання сили називають динамометрами (від грецьких слів динаміс – сила, метрео – вимірюю).

Будова найпростішого (пружинного) динамометра грунтується на порівнянні будь-якої сили з силою пружності пружини. (демонстрація приладу) На дощечці закріплюють пружину, яка закінчується внизу стержнем з гачком. До верхньої частини стержня прикріплюють покажчик. При нерозтягнутій пружині покажчик показує нульову позначку. До гачка підвішують тягарець в 100 г. Пружина розтягнулася. Проти покажчика пишуть 1 Н, потім 2 Н і т.д. Відстані між поділками 0 і 1, 1 і 2, 2 і 3 і т.д. треба поділити на 10 однакових частин. Проградуйована пружина й буде найпростішим динамометром. По принципу дії розрізняють динамометри механічні (пружинні або важільні), гідравлічні і електронні.

Для вимірювання м’язової сили руки при стисканні кисті в кулак використовують медичний динамометр — силомір. Для вимірювання сили тяги трактора, тягачів, буксирів використовують тяглові динамометри.

Динамометром вимірюють сили тиску систем, які автоматично закриваються , таких як двері автобусів, трамваїв, вагонів поїздів, метро, а

також двері пасажирських и вантажних ліфтів, ворота для гаражів, вікна автомобілів, і т.д. Всі ці системи, якщо будуть невірно виставлені, то можуть стати причиною аварії. Тому інженери розробляють технічні норми, які визначають граничні норми значення сил тиску у системах, що закриваються. Дані норми обов’язкові у всіх країнах  Європейського союзу, а також використовуються у США, Японії, Китаї, Австралії і інших країнах світу.

Першими приладами для вимірювання сили були ваги, сконструйовані в  1727 році.  Сальтер запропонував більш зручний прилад: для вимірювання сили: у ньому використовувалась пружина, яка розтягувалась вантажем. Ще раніше Рен’є створив динамометр с циферблатом, в якoму використовувалась кругла замкнена пружина. Більш удосконалими конструкціями  стали динамометри Томсона, Геффнер-Альтенека, Броуна.

• Відео про силу пружності

• Практична робота

Дослідити залежність сили пружності від видовження пружини (досліджують пружини різної жорсткості)

Побудувати графік залежності сили пружності від деформації

Зробити висновок

V. Підсумки уроку, домашнє завдання

Сила пружності

Деформація згину

Подзаголовок

Деформація кручення

Подзаголовок

Деформація розтягу

Подзаголовок

Деформація стиску

ДИНАМОМЕТРИ

Роберт Гук

приміщення музею в

Більбао

Пішохідний міст

Ваш Голка з ниткою. Мілан