Урок по физике в 10 классе по теме: "Сила упругости"

ОГБОУ «Шацкая школа-интернат»

Урок по теме: «Сила упругости. Закон Гука»

10 класс

Цели урока:

Образовательные: 1) рассмотреть понятие «сила упругости»; 2)сформулировать у учащихся устойчивые представления о природе возникновения силы упругости; 3) на основании опыта сформулировать закон Гука.

Развивающие: 1) развивать логическое мышление, умение обобщать и делать выводы, используя полученную информацию; 2) развивать навыки практической работы.

Воспитательные: 1) формировать взаимопонимание учащихся при работе в парах; 2) продолжить формирование единой естественно научной картины мира на основе объяснения с помощью законов физики процессов и явлений окружающей нас действительности.

Тип урока: урок открытия нового знания с элементами исследования.

Оборудование: компьютер, проектор, интерактивная доска, модель для демонстрации деформации тел, кусок пластилина, пружина, динамометр рабочий и испорченный; на каждый стол: пружина, линейка, три груза по 102 г., штатив с муфтой и лапкой.

Провел учитель физики и математики Ячменников А.М., первая квалификационная категория

2019г., г.Шацк

Ход урока

1. Оргмомент. Здравствуйте учащиеся! Здравствуйте коллеги! Прошу всех сесть.

2. Открытие темы урока и его целей.

В домашнем задании учащимся было предложено разобрать пример 4 с.77 учебника.

Автомобиль массой m = 1000 кг движется со скоростью v = 36 км/ч по выпуклому мосту, имеющему радиус кривизны R = 50 м. С какой силой F давит автомобиль на мост в его середине? С какой минимальной скоростью должен двигаться автомобиль для того, чтобы в верхней точке он перестал оказывать давление на мост?

Рассмотрим силы, которые действуют на мост в его верхней точке. Для этого Мосева Аня изобразит их на доске.

-

Как называется сила, с которой автомобиль давит на мост? - Это вес автомобиля. Какая еще сила возникает при этом? - Автомобиль давит своим весом на мост, и он прогибается. В нем возникает сила реакции опоры. Что же это за сила? Это сила упругости. Слайд 1 (СИЛА УПРУГОСТИ)

Я думаю, уже все поняли, что темой нашего урока будет «Сила упругости».

Откройте тетради , запишите число и тему урока. На доске слайд 2 (План изучения силы упругости). Сегодня нам предстоит ответить на ряд вопросов: 1) Когда возникает сила упругости? 2)Причины возникновения силы; 3) Куда направлена сила упругости? 4) Как измерить силу упругости? Итак, приступим.

1. Этап открытия нового знания.

Ответим на первый вопрос. Как можно по другому сказать: «Мост прогнулся»? Правильно, деформировался. Вспомним и запишем, что мы называем деформацией?

Деформацией называется любое изменение формы и объема тела. Деформации бывают: сжатия, растяжения, изгиба, кручения (демонстрирую с помощью прибора для демонстрации деформации тел).

А при любых ли деформациях возникает сила упругости? Беру кусок пластилина, сминаю его. Возникла сила упругости? Почему нет? - Тело не приняло свою начальную форму. Таким образом, различают упругие деформации ( когда тело после снятия нагрузки принимает свою первоначальную форму) и неупругие. Сделаем вывод, когда же возникает сила упругости.

Вывод1. Сила упругости возникает при упругих деформациях.

Каковы же причины силы упругости? Откуда она появляется? Для этого вспомним, например, почему твердые тела сохраняют свою форму постоянной.

- Между частицами тела существуют силы притяжения и отталкивания.

Вот именно они и являются причиной появления сил упругости. Конечно, силы взаимодействия между двумя частицами ничтожно малы, но ведь частиц то миллиарды, триллионы. Крошечные силы, вместе складываясь, создают значительные величины.

Вывод 2. Причиной возникновения силы упругости являются силы притяжения и отталкивания молекул.

Как направлена сила упругости? Что происходит с промежутками между частицами при растяжении пружины?

- Промежутки возрастают, а силы притяжения стремятся вернуть молекулы в исходное положение. Значит, сила упругости направлена против направления смещения частиц тела.

Что же происходит, когда мы сжимаем тело?

- Промежутки между частицами уменьшаются, и чтобы сохранить форму тела, увеличиваются силы отталкивания, т.е. сила упругости опять направлена против смещения частиц.

Вывод 3. Сила упругости всегда направлена против смещения частиц тела.

В каких единицах измеряется сила?

- Как и любая сила, она измеряется в ньютонах.

Как измерить силу упругости?

Проще всего измерить силу упругости, подвесив на пружине груз. (Делаю рисунок на доске). В этом случае F_упр. = F_тяж.= mg.

Общий способ измерения получил английский ученый Роберт Гук. Полученная им закономерность носит название закон Гука. Сейчас мы с вами попытаемся получить эту закономерность.

Возьмите в руки пружину и немного её растяните. Растяните еще немного. Что вы можете сказать о значении силы упругости? – Сила упругости возросла. Какой вывод вы можете сделать?

- Чем больше растягиваем пружину, тем большая сила упругости в ней возникает.

Уточним характер зависимости силы упругости и изменения длины пружины (его называют удлинением пружины и обозначают Δl ) Δl =l – l₀, где l₀ – длина пружины в нерастянутом состоянии, l – длина пружины в растянутом состоянии.

Подвесьте пружину на лапку штатива, измерьте ее начальную длину l₀ .

Подвешивая 1, 2, 3 груза замеряйте длину пружины и находите ее удлинение. F_упр. = F_тяж., поэтому F₁ = 1H, F₂ = 2H, F₃ = 3H. По данным измерениям построим график зависимости F_упр.( Δl ). Как выстроились точки графика? - На одной прямой, выходящей из начала координат.

Вспомним из математики, какой вид имеет уравнение прямой, проходящей через начало координат. Это уравнение у = кх. Значит и наша зависимость такого же вида: F_упр. = к Δl, где к называют коэффициентом упругости или жесткостью пружины. Эта формула и выражает закон Гука: При упругой деформации растяжения (или сжатия) удлинение тела прямо пропорционально приложенной силе.

Чтобы показать, что сила упругости всегда направлена против смещения частиц, закон Гука записывают в виде F_упр. = -к Δl.

Выразите к из этой формулы: к = F_упр. / Δl. Используя эту формулу, определите единицы измерения коэффициента упругости. [F_упр.] = H/м.

1. Закрепление изученного.

1) Я в руки беру динамометр. Что у меня в руках? - Динамометр. Что измеряют этим прибором? – Силу. Что является основной частью прибора? - Пружина. А сейчас, используя полученные на уроке данные, объясните принцип работы динамометра.

2) Я беру в руки испорченный динамометр. Можно ли данным динамометром измерять силу. – Нет. Почему? - Стрелка показывает не на ноль и пружина растянутая. Выскажите свои предположения о том, что могло случиться с данным динамометром. – Данный динамометр рассчитан на силу 4 Н, а им измерили силу больше этого значения, поэтому пружина растянулась.

Вывод 4. Упругая деформация имеет определенный предел растяжения пружины. При большем растяжении пружина не возвращается в исходное положение после снятия нагрузки и остается растянутой.

Кто сможет объяснить, почему так происходит? - При сильном растяжении расстояния между частицами возрастают настолько, что силы межмолекулярного притяжения уже не действуют, и пружина, поэтому, не возвращается в исходное положение.

Слайд 3. Памятка по пользованию прибором. (Помни, при пользовании прибором, чтобы он не вышел из строя, определи предел его измерений).

3)Может показаться, что сила упругости присуща только твердым телам. Вспомните, когда кожаный мяч приобретает упругие свойства. – Когда его накачают, т.е. создадут внутри большое давление воздуха. Расстояния между частицами уменьшаются и силы отталкивания между ними вызывают упругие свойства газа. Аналогично, при сжатии жидкости, в ней возникают силы упругости.

4) Дополнительное задание (если останется время)

Возвращаемся к началу урока и подробно разберем рассматриваемый пример.

А что произойдет с мостом, если его деформация будет большой? - Мост рухнет. А когда это может произойти? - Если вес автомобиля будет очень большой. Что за знак ставят перед мостами, чтобы этого не произошло? – Ограничение максимальной массы транспортного средства.

Мы выяснили, что сила с которой автомобиль давит на мост – это вес автомобиля. Т.к. мост представляет собой дугу окружности, то при движении по нему у автомобиля возникает центростремительное ускорение. В верхней точке моста оно направлено вертикально вниз, как и ускорение свободного падения, поэтому вес уменьшается и вычисляется по формуле Р = m(g – a_ц.). В связи с этим ответьте на вопрос: почему мосты строят выпуклыми, а не вогнутыми? - При движении по выпуклому мосту вес автомобиля уменьшается и он давит на мост меньше, чем при движении по вогнутому мосту, на котором Р = m(g+a_ц.), значит выпуклый мост выдержит большую нагрузку, чем вогнутый.

При определенной скорости а_ц. = v²/R = g. В этом случае Р = m(g – g) = 0. А если а_ц.˃ g, тогда Р ˂ 0. Что это значит? – Направление веса изменилось на противоположное и стало направлено вверх. В этом случае автомобиль оторвется от поверхности моста.

На этом основаны цирковые трюки. 1)Мотоциклист ездит по куполу цирка. Ему нужно развить такую скорость, чтобы а_ц. ˃ g, тогда вес направлен вверх и будет прижимать мотоциклиста к куполу. Но здесь нужен очень точный расчет.2) Лихач на машине пролетает по воздуху над десятками автомобилей.

1. Рефлексия урока.

Что нового для себя узнал на уроке каждый из вас?

Какие знания могут пригодиться вам в жизни?

Понравился ли вам урок?

6. Итоги урока. Отмечаются успешно работающие на уроке учащиеся. Выставляются оценки.

7.Домашнее задание. § 34, 35