Тема: Сила упругости. Закон Гука Урок физики в 7 классе

Тема: Сила упругости. Закон Гука Урок физики в 7 классе

Цели:

1.Учащиеся получат возможность познакомиться с понятием силы упругости, выяснить зависимость силы упругости от деформации, объяснить устройство и принцип действия динамометра.

2.Продолжат формировать умение наблюдать и объяснять физические явления; проводить эксперимент на простейшем оборудовании.

Демонстрации: 1. Деформация линейки, растяжение и сжатие пружины под действием груза.

2. Упругая и пластическая деформация.

Ход урока:

I. Организационный момент.

Механические явления чрезвычайно многообразны, но объяснить их можно с помощью всего трех видов сил: Силы всемирного тяготения, Силы упругости, Силы трения.

II. Актуализация знаний.

1.Фронтальный опрос:

-Что же такое сила? Каковы единицы силы?

-Что может произойти с телом, на которое действует сила?

-Что является причиной падения всех тел на землю?

-Какую силу называют силой тяжести?

-В чем причина ее возникновения?

-Как зависит сила тяжести от массы тела?

-Что можно сказать о скорости тела, к которому не приложена никакая сила (F = 0)?

2. Решение задачи

Найти силу тяжести, действующую на тело массой 2 кг. Изобразите эту силу графически на чертеже в масштабе 10Н/см. 

III.  Первичное восприятие и осознание учащимися нового материала.

а) проблемное изложение.

- Сила тяжести – это сила, с которой Земля притягивает к себе тела. Она всегда направлена вертикально вниз.

- Представьте себе такую ситуацию, что Землю убрали, её нет. Что тогда произойдет с телом?

- Тело начнет движение вертикально  вверх, в противоположную сторону Fт. А, ведь, тело совершает движение, когда на него действует сила. Значит, существует какая - то сила, отличная от силы тяжести.

 - Тема сегодняшнего урока « Сила упругости. Закон Гука»

На все тела, находящиеся вблизи Земли, действует ее притяжение. Под действием силы тяжести падают на Землю капли дождя, снежинки, оторвавшиеся от веток листья. Но когда тот, же снег лежит на крыше, его по-прежнему притягивает Земля, однако он не проваливается сквозь крышу, а остается в покое. Что препятствует его падению? Крыша. Она действует на снег с силой, равной силе тяжести, но направленной в противоположную сторону. Что это за сила? Чтобы ответить на этот вопрос проведём эксперимент: возьмем линейку, установим ее на две опоры, а сверху положим гирю.

-Что произошло с опорой?

-Что произошло с помещенным на нее телом?

-До каких пор прогибалась опора?

Далее демонстрируем растяжение пружины (резинки), сжатие резинового мяча, смещение страниц толстой книги, изгиб линейки, закрепленной с одного конца, закручивание куска ткани.

б)  определение силы упругости 

Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение, называют силой упругости

Буквенное обозначение Fупр

 - Увеличение силы упругости происходит при увеличении прогиба опоры.

- Когда Fупр = Fт , то опора  и тело останавливаются.

 Демонстрация подвеса из пружины. Пружина растягивается. В пружине также возникает сила упругости. При растяжении сила упругости увеличивается. Если Fупр = Fт, то растяжение прекращается.

 - Сила упругости возникает только при деформации тел.

Рассматривая взаимодействия бруска на поверхность стола, шарика, подвешенного на нити, вы можете визуально увидеть деформацию опоры или подвеса. В этих случаях Fупр называется силой реакции опоры.

в) понятие деформации

-Что произошло с телами во всех наблюдаемых случаях?

Деформация – это изменение формы или размеров тела.

г) понятие упругой и пластической деформации.

 Работа с восковыми и резиновыми шариками

- Деформация, при которой тело восстанавливает свою форму после снятия нагрузки, называется упругой.

- Деформация, которая не исчезает после прекращения внешнего воздействия, называют пластическими.

 -Закон Гука справедлив только для упругих деформаций.

 Виды упругих деформаций:

1.Растяжения, сжатия. 2. Сдвига. 3. Кручения. 4. Изгиба.

- Что является причиной деформации?

Объяснение причин покоя тел, лежащих на опоре или подвешенных на нити.

На середину горизонтально расположенной доски поставим гирю. Под действием силы тяжести гиря начнет двигаться вниз и прогнет доску, т.е. доска деформируется. При этом возникает сила, с которой опора действует на тело, расположенное на ней.

 Вывод: на гирю кроме силы тяжести, направленной вертикально вниз, действует другая сила, направленная вертикально вверх. Она и уравновешивает силу тяжести. Это и есть сила упругости.

 д) объяснение закона Гука.

 - Выясним, от чего зависит сила упругости. Видеоролик

Демонстрация опыта с резиновым шнуром (замена грузов)

 lо – первоначальная длина

l– длина шнура после деформации

Удлинение шнура Δl = l - lо

- Опыт показал, что модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо

пропорционален изменению длины тела.

- В этом заключается закон Гука:

Fупр = k ×Δℓ

 Δℓ - удлинение тела, k - коэффициент пропорциональности, который называется жесткостью.

 [k] = Н/м;   k= Fупр/ Δℓ,   Δℓ= Fупр/ k

Графическое изображение силы упругости. (слайд 13)

График зависимости силы упругости от удлинения.(слайд 14)

IV. Закрепление  знаний и умений.

1. Беседа по вопросам:

- Когда возникает сила упругости?

- Что называется деформацией тела?

- Какие виды деформации вы знаете?

- Как формулируется закон Гука?

- как записывается закон Гука?

2. Выполнение заданий

К пружине, один конец которой закреплен в штативе, подвесили грузик массой 150 г. На сколько удлинилась пружина, если ее жесткость равна 30 Н/м? Ответ: 5 см.

• Какого рода деформации испытываю следующие тела: а) подвес люстры; б) ножки стола; в) доска, перекинутая через канаву?

• Решение. Ответ: а) растяжение; б) сжатие; в) изгиб.

• Изобразите графически силу упругости, действующую на шар, висящий на нити. К чему приложена сила упругости?

• 

V. Итог урока.

  (слайд 21) 

VI. Домашнее задание

•   § 25 (слайд 22) Задача:

Если растянуть пружину силой 10Н, её длина равна 16см, если растянуть её силой 30Н, её длина становится 20см. Какова длина недеформированной пружины?

Решение. По закону Гука Тогда имеем два уравнения:

и

При делении одного уравнения на другое получаем:

откуда получаем:

Ответ: 14 см.

5