Сила упругости. Закон Гука.

Сила упругости. Закон Гука.

Цель: Дать представление о силе, которая возникает при изменении формы и объёма твёрдого тела. Объяснить, что такое деформация. Выяснить природу силы упругости. Сформулировать закон Гука. Уточнить условия, при которых справедлив закон Гука. Показать графическую зависимость силы упругости от удлинения.

Способствовать развитию нравственной физически здоровой личности, способной к творчеству и самоопределению. Привить интерес к предмету, вооружить знаниями, сформулировать специальные, научные умения и навыки. Дать полные систематичные, осознанные, действенные знания.

Метод: изложение нового материала в режиме диалога «учитель- ученик».

Оборудование: Резиновый мяч. Прибор для демонстрации механизма деформации тела; динамометр; проволоки алюминиевая и медная примерно одного сечения; проволока медная тонкая, пластилин; таблица с рисунками по теме; график зависимости силы упругости от растяжения; портрет Роберта Гука. Раздаточный материал: 4 карточки с разными рисунками.

План: Организационный момент.

Повторение: сила тяжести, строение вещества.

Объяснение нового материала.

Домашнее задание.

Закрепление.

На доске рисунки:

№1 Электрическое и магнитное взаимодействие зарядов атомов = молекулярное взаимодействие.

№2

Fвз Fуп= 0

Fуп

Fвз=Fпр

Fвз=Fот Fуп

вз- взаимодействие, от- отталкивание, уп- упругость

№3 Совокупность молекулярных сил – СИЛА УРУГОСТИ ( слова сила упругости записываются позже)

Ход урока

Учитель держит в руке мяч и задаёт вопрос: «Почему в руке мяч?.. Вы сможете мне ответить, почему подброшенный кверху мяч, обязательно возвращается и падает на землю.

Ученики: Потому что на него действует сила притяжения.

Учитель: А какова природа происхождения силы тяжести?

Ученики: Гравитационная.

Учитель: А почему ударившись о землю, мяч снова подскакивает вверх?.. На уроке мы познакомимся с другой силой, которая называется «сила упругости». (на доске в №3 записываются слова СИЛА УПРУГОСТИ)

Учитель: Из чего состоят окружающие нас тела?

Ученики: Из молекул и атомов.

Учитель: А между молекулами?..

Ученики: Есть промежутки, пустота.

Учитель: Почему же тогда тела не рассыпаются?

Ученики: Существуют силы взаимодействия.

Учитель: Легко ли уменьшить или увеличить расстояния между молекулами?

Ученики: нет.

Учитель: Давайте уточним это при помощи пружины динамометра. При её сжатии мы стремимся уменьшить расстояние между частицами, из которого оно состоит, при растяжении стремимся увеличить. Со стороны динамометра, при этих действиях чувствуется некоторый отпор. Это и есть возникшая в пружине сила упругости, которая стремится вернуть телу прежнюю форму. На доске рассмотрим таблицу №2 и попробуем выяснить природу силы упругости.

Ученики: …электромагнитная.

Учитель: Верно, а вот растяжение и сжатие пружины можно назвать одним словом- ДЕФОРМАЦИЯ- это изменение объёма и формы тела.

С помощью демонстрационного прибора учитель показывает деформации изгиба, сдвига, кручения, растяжения, сжатия.(рассматриваем плакаты с рисунками этих видов деформаций).

Учитель вводит определение: Если после прекращения действия внешней силы, тело приобретает прежнюю форму, то такая деформация называется упругой.(можно сказать о пластичной и хрупкой деформации), привести примеры.

При упругих деформациях справедлив закон ГУКА. Английский учённыё Роберт Гук (1635-1703) являлся научным оппонентом Исаака Ньютона, так как утверждал, что сила всемирного тяготения прямо пропорциональна расстоянию между взаимодействующими телами, а вы знаете, что по определению Ньютона…

Ученики: Обратно пропорционально квадрату расстояния между взаимодействующими телами.

Переходим к изучению закона Гука. Этот закон справедлив только при упругих деформациях. (На доске выполняется рисунок, резиновый шнур и груз).

Учитель: Выясним, от чего зависит жёсткость. (добровольцу в руки выдаются 3 проволоки: медная и стальная одного сечения и медная тонкая. Ему предлагают погнуть каждую и передать классу ту разницу, которую он ощущает при деформации проволок).

Учитель: Какой мы можем сделать вывод?

Ученики: Жёсткость материала зависит от размеров и химического состава тела.

Учитель: Теперь рассмотрим график зависимости силы упругости от удлинения. Fупр,Н

II

I

F2

F1 Δl,м

При одинаковом удлинении, силы F1 и F2 отличаются. F1F2, k1k2.

Теперь решим задачу по данным другого графика.

На графике изображена зависимость длины резинового жгута от модуля, приложенной к нему силы. По данным графика найти жесткость жгута. (На доске предлагается график к задаче нарисованный заранее.)

L,м

1

F, H

1

Дано: Решение:

lo= 1м по закону Гука k=F/Δl

F=2H Δl =l-lo

l = 1,25м k = F/( l-lo)= 2:(1,25-1)=8(Н/м)

k-? Ответ: жёсткость жгута 8 Н/м.

Учитель: Как нам уже известно, закон Гука справедлив при упругих деформациях, но существуют и неупругие деформации, например, пластичная или остаточная (пластилин, свинец) и хрупкая(стекло).

Подведём итог: Мы познакомились с новой силой, силой упругости. Выяснили, что она возникает при деформации тела и всегда направлена против сил, вызвавших эту деформацию, а природа возникновения- электромагнитная.

Значит, сила является не только причиной изменения скорости тела, но и причиной деформации.

А теперь вспомним, что в начале урока мы поставили вопрос: «Почему резиновый мяч отскакивает вверх от земли после удара?»….

1.- Где в природе вы могли наблюдать проявление сил упругости?

2.- В каких сферах необходимо учитывать жёсткость материала?

(Ответы учеников)

Учитель: 1.В природе: деформация плодородного слоя почвы тяжёлыми сельскохозяйственными машинами.

2.Наука, изучающая жёсткость тел, называется «сопротивление материала». Строители знают, что сталь проявляет прочность, если пытаться её сжать, и проявляет хрупкость, если пытаться её растянуть.

Закрепим полученные знания.

Раздаточный материал: 4 карточки с разными рисунками и общим заданием- изобразить направление силы упругости. (на выполнение задания даётся 2 минуты)

3. Удар молотка по наковальне

4. если пружину растянуть.

Домашнее задание…

Если до конца урока осталось немного времени, можно ответить на несколько вопросов.

1. На гибкой доске стоит мальчик, под действием какой силы прогибается доска? (вес). Какие силы на него действуют? (сила тяжести и сила упругости). В каком случае доска сломается? (если сила упругости будет меньше силы тяжести).

2. Если изменить форму куска пластилина, алюминия или меди, то возникает ли в них сила упругости? (Нет. Так как сила упругости стремится вернуть телу прежнюю форму. Здесь имеет место пластичная деформация).

3. Одинаково ли одно и то же тело растягивает пружину динамометра на Земле, на Луне, на искусственном спутнике земли? (На Луне в 6 раз меньше, чем на Земле, а на ИСЗ пружина не растягивается из-за невесомости).

4. Какими часами можно пользоваться на борту ИСЗ, песочными или пружинными?(Песочные часы в состоянии невесомости не работают. А сила упругости пружинных часов позволяет работать им так же, как на Земле).

5. Почему пружину динамометра изготавливают из стали, а не из алюминия или меди? ( В данном случаи, силы упругости проявляются только в стали).

6. Почему стальной шарик хорошо отскакивает от камня и плохо от асфальта? (Асфальт подвержен большей деформации, чем камень).

Урок окончен.