вивчення нового матеріалу

Затверджую

_____________________

План-конспект

уроку з фізики в ____класі школи №____ проведеного студентом V курсу фізико-математичного факультету Кам’янець-Подільського університету

Мельником Віктором Олександровичем

Тема: Сила пружності. Закон Гука.

Мета: сформувати знання про природу сил пружності, їх різновиди, про деформацію, причини її виникнення, про залежність між силою пружності і деформацією. Підкреслити матеріальність сил пружності, причинно-наслідкову залежність сили пружності від видовження тіла. Активізувати пізнавальну діяльність учнів демонстрування дослідів та запитаннями.

Тип: Урок вивчення нового матеріалу у формі бесіди.

Прилади і матеріали: металева лінійка, важки, 2 штатива, гумовий шнур, пружина, модель для демонстрування деформації, динамометр.

Хід уроку

ПЛАН

вивчення нового матеріалу

1. Деформація.

2. Сила пружності.

3. Види деформації:

а) пружна і пластична деформація;

б) види пружних деформацій.

4. Видовження деформації розтягу (стиску):

а) абсолютне;

б) відносне.

5. Механічна напруга.

6. Закон Гука.

7. Природа сил пружності.

І. Актуалізація опорних знань.

1. Закони Ньютона.

2. Закон всесвітнього тяжіння.

3. Що таке сила? Зміна швидкості чи форми тіла.

4. Які існують сили в природі?

5. Прискорення вільного падіння тіла не залежить від його маси. А сила тяжіння? .

6. Чи перебуває парашутист під час стрибка у стані невагомості?

7. Чи перебували вис у стані невагомості?

8. Чи зазнавали ви перевантажень?

9. У чому відмінність між силою тяжіння, яка діє на тіло і вагою тіла?

10. У кімнаті на підлозі стоїть шафа. Які сили діють на шафу і на підлогу?

11. Побудувати ці сили і вказати напрям.

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

А чи знаєте ви, що якби зникли електромагнітні сили (сили пружності), то і зникло б життя на Землі.

Гілки дерев під дією сили вітру згинаються, але за рахунок пружних сил повертаються у свій попередній стан.

Якщо ви думаєте, що це тільки рослини мають пружні властивості, то це не так.

Розглянемо живі організми. А саме: м’язи. М’язи, зв’язки, сухожилля людей і тварин перебувають під деформацією розтягу. Вони мають властивість скорочуватися і розтягуватися. М’язи еластичні, пружні, тому вони відновлюють свою початкову форму після припинення дії сили, що викликає деформацію.

Еластичність м’язів, що знаходяться в стані спокою і в активному стані, різна.

Висновок. Перш, ніж почати фізичні вправи, що потребують зусиль чи пов’язані з різкими рухами, необхідно зробити розминку. Інакше можливі серйозні травми м’язів, а то і розриви. Також треба вміти дозувати навантаження на м’язи.

З віком м’язи зміцнюються, вони ростуть, збільшуються в об’ємі. Від довжини м’язів залежить амплітуда скорочення, а від товщини м’язових пучків – сила їх скорочення.

В старості товщина м’язових пучків зменшується, сила зменшується. Але якщо людина активна, багато ходить, займається фізичною працею, атрофія м’язів сповільнюється.

У ХІХ ст., академік Берг відмітив, що із всієї енергії, яка вироблялась і використовувалась на Землі, 94% припадало на мускульну силу людей і домашніх тварин, і лише 6% енергії виробляли водяні колеса, вітряки, парові машини.

В наш час лише 1% енергії виробляється мускульною силою людей і тварин. Зараз мільйони людей відчувають “мускульний голод”. Це проблема стає завданням медицини, так як вона визначає стан здоров’я людини. В’ялість м’язів послаблює організм людини, веде до захворювань, скорочує термін життя. Тому потрібно займатись спортом, фізкультурою, фізичною працею, щоб навантажувати м’язи.

Люди, яким не байдуже їх здоров’я живуть під девізом: “Рух – це життя”.

Отже на тіло діє сила тяжіння. І більшість тіл, що нас оточує перебувають у стані спокою, тобто нерухомо. Чому?

Тому, що рівнодійна всіх сил, що діють на тіло дорівнює нулю.

Що ж то за сили? , , .

Дослід: демонстрація сили пружності. Лінійка металева, два штативи, гиря.

Куди напрямлена . Убік протилежний до прикладеної сили. Пружні сили виникають завжди під час спроби змінити об’єм чи форму тіла, тобто в результаті деформації.

Що таке деформація? Зміна об’єму, форми тіла під дією сили.

Усі тверді тіла поділяються за своїми властивостями на пружні і пластичні і тому деформації ж пружні і пластичні.

Пружна деформація – деформація, яка повністю зникає після припинення дії зовнішньої сили.

Пластична деформація – деформація, яка не зникає після припинення дії зовнішньої сили, тобто тіло не відновлює своєї попередньої форми.

Приклади.

Графічно закон Гука зображається прямою, яка проходить через початок відліку величин і або і (зв’язок з математикою).

Для великих деформацій залежність від не буде прямо пропорційною; при великих деформаціях тіло руйнується.

На закінчення з’ясуємо природу сил пружності. До складу атомів і молекул, з яких складаються тіла, входять частинки, які мають електричні заряди. Атоми у твердому тілі розміщені так, що сили відштовхування однойменних і притягання різнойменних електричних зарядів зрівноважують одна одну. Під час зміни взаємних положень атомів чи молекул у твердому тілі внаслідок його деформації електричні сили прагнуть повертати атоми в початкове положення.

Так під час деформації виникає сила пружності.

Сили взаємодії електричних зарядів називають електромагнітними силами. Оскільки сили пружності зумовлені взаємодіями зарядів, за своєю природою вони є електромагнітними силами.

Електромагнітні сили (сили пружності і тертя) є головними в атомах, молекулах, речовинах, живих організмах.

Де застосовують дію сил пружності?

Автомобілі, потяги, мотоцикли мають ресори. Їх застосування дає змогу зробити рух значно плавнішим, оскільки наїзд колеса на камінь або іншу перешкоду приводить лише до деформації ресори і не змінює положення самого транспортного засобу.

У Японії, де часто відбуваються землетруси, великі будинки ставлять на спеціальних пружинах, які деформуються під час поштовху і зберігають будівлю нерухомою.

Переважна більшість механічних годинників має стальну (спіраль) пружину у вигляді спіралі. Закручена пружина поступово розкручується і приводить у дію механізм годинника.

Сила пружності – сила, яка виникає в результаті пружної деформації тіла і напрямлена в бік, протилежний зміщенню частинок тіла під час деформації.

Отже пружні сили виникають завжди під час спроби змінити об’єм чи форму твердого тіла, під час зміни об’єму рідини, а також під час стискання газу.

Існує багато різних видів пружних деформацій: розтяг (стиск), зсув, згин, кручення.

Демонстрація деформації (модель).

Як бачите, пружні сили в тілі виникають під час будь-якої деформації.

Ми розглянемо деформацію розтягу (стиску).

Дослід: гумовий шнур, тягарець.

– початкова довжина шнура;

– довжина кінцева, під дією сили ();

– видовження (абсолбютне);

– відносне видовження.

Деформація розтягу характеризується видовженням (, ). Стан деформованого тіла характеризується ще і механічною напругою.

Механічна напруга – це відношення модуля сили пружності до площі поперечного перерізу тіла.

, .

У випадку стискування твердого тіла напруга аналогічна тиску в газах і рідинах.

При малих деформаціях тіл зв’язок між , і досліджував англійський фізик Роберт Гук.

Закон Гука: Сила пружності прямо пропорційна до зміни довжини шнура (видовження).

– напрямлена у протилежний бік деформації (зовнішньої сили), – коефіцієнт жорсткості пружного тіла, з залежно від форми і розмірів тіла від матеріалу, з якого виготовлено тіло. ; .

(Графічно закон Гука).

Закон Гука: Механічна напруга прямо пропорційна відносному видовженню.

– коефіцієнт пропорційності, модуль пружності, модуль Юнга (табл.).

; .

IІІ. Закріплення вивченого.

1. Що таке деформація?

2. Види пружних деформацій.

3. За якої умови виникає пружна сила?

4. Куди напрямлена пружна сила?

5. Якими фізичними величинами характеризується деформація розтягу?

6. Закон Гука.

7. Приклади пружних деформацій (на уроках трудового навчання).

ІV. Домашнє завдання

Повторити §29. Вивчити §30, 31. Вправа 13 (1). Підготуватися до лабораторної роботи №2, сторінка 7 “Визначення жорсткості пружини”.

Дата добавления: 2015-11-14