Конспект урока по физике "Закон Гука" (7 класс)

Тема: Сила упругости. Закон Гука.

Цель  урока: Развитие интересов и способностей учащихся на основе передачи им знаний и опыта познавательной деятельности при формировании представлений о физической картине мира о взаимодействии тел. .

Задачи:

Обучающие (общие предметные результаты):  

         -сформировать знания у учащихся о деформации тел ее видах,

         - рассмотреть одну из сил, возникающих при взаимодействии тел: силе упругости;

- выяснить на практике, от каких величин зависит сила упругости, сформулировать 

 закон Гука;

-сформировать навыки  применять закона  Гука при решении задач.  

Развивающие (метапредметные результаты):

- формирование навыков самостоятельного приобретения знаний, планирование,   самоконтроль и оценка результатов своей деятельности;

- формирование у учащихся умений наблюдать природные явления при проведении  простого эксперимента (исследовательской деятельности);

- развитие критического мышления при использовании различных методов научного познания.

- развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и   способности выслушивать собеседника;

- формирование навыков работы в группе;

- формирование умений воспринимать, анализировать и предъявлять информацию.

Воспитательные (личностные результаты):

- воспитывать у учащихся убежденность познания природы, уважение к творцам науки;

-формирование ценностных отношений друг к другу, авторам открытий.

Тип урока: Изучение нового материала с элементами исследовательской деятельности и разрешением проблемной ситуации.

Формы работы учащихся: групповая при выполнении эксперимента, индивидуальная работа при решении задач, фронтальная.

Необходимое техническое оборудование: компьютер, экран, мультимедийный проектор, а также четыре штатива с муфтами и лапками, набор грузов по 1Н, 2 разные пружины, 2 разные резинки, прибор для демонстрации видов деформации, резиновые и пластилиновые игрушки, губка, эспандер, гибкие металлические или пластмассовые линейки, 12 полосок бумаги шириной 6-7 см, карточки с заданиями.

"Как это удивительно – обнаружить,

 что все явления природы

управляются небольшим числом сил»

М. Фарадей

I.                   Актуализация знаний .

  1) Тест самоконтроля по проверке силы тяжести (домашнее задание)

1. Что такое сила?

а) любое изменение формы тела;

б) мера взаимодействия тел;

в) точного понятия нет.

2. Какой буквой обозначают силу?

а) S;

б) m;

в)  F .

3. Какую силу называют силой тяжести?

а) сила, с которой Земля притягивает к себе тело;

б) притяжение всех тел Вселенной друг к другу;

в) физическая величина, характеризующая инертность тела.

4. Как направлена сила тяжести?

а) вертикально вниз;

б) вертикально вверх;

в) вправо.

5. От чего зависит результат действия силы на тело?

а) массы;

б) модуля, направления, точки приложения;

в) объёма, плотности, расстояния.

Ответы:

1.      Б  2. В  3. А4 А  5. Б

      2 .Фронтальный опрос:

-Что же такое сила? Каковы единицы силы?

-Что является причиной падения всех тел на землю?

-Какую силу называют силой тяжести? Формула?

  2. Решение задачи

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

Дано:                       Решение:

m= 2 кг                    Fт= mg

g=10 Н/кг                Fт = 2 кг × 10 Н/кг = 20 Н

Найти:                     Длина вектора силы тяжести составляет 2 см.

Fт = ?                        Направлена сила вертикально вниз.

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.

- А, чтобы узнать, как называется эта сила, вы закончите фразу из стихотворения , которое я вам прочитаю 

Вот дощечка через речку,

По ней как речку перейти?

Шагом иль бегом без трудностей,
Поможет нам сила …   (упругости)

(слайд 1) - Тема сегодняшнего урока « Сила упругости. Закон Гука»

б) Фронтально.

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.

Создание проблемной ситуации: слайд

Почему снежинки падают на землю?

1. Почему снег, лежащий на крышах домов, не падает на землю? (на них действует сила, которая не дает упасть)
2. Почему прогибается гамак? Почему человек не падает на землю?

 Действует сила со стороны:

 А) крыши;

Б) гамака.

Учитель. Мы должны выяснить: а) что это за сила; б) когда   возникает; в) куда  приложена; г) куда она направлена; д.) чему равен модуль?

II.                Изучение нового материала:      ( вспомним об одном явлении)

б) понятие деформации

-Что произошло с телами во всех наблюдаемых случаях?

С. Михалков, «Азбука».

Что случилось? Что случилось?

С печки азбука свалилась.

Больно вывихнула ножку

Прописная буква М,

Г ударилась немножко,

Ж рассыпалась совсем!

Потеряла буква Ю

Перекладину свою!

Очутилась на полу,

Поломала хвостик У!

Ф, бедняжку, так раздуло –

Не прочесть ее никак!

Букву Р перевернуло –

Превратило в мягкий знак!

Буква С совсем сомкнулась –

Превратилась в букву О.

Буква А, когда очнулась,

 Не узнала никого.

 - Какое явление описывает поэт в своем стихотворение?  (деформацию)

(слайд 3)   Деформация – это изменение формы или размеров тела.

1.Учитель: У вас на столе лежат различные резиновые и пластилиновые предметы. Что произойдет с ними, если вы их сожмете, растяните, надавите на них? Что у них изменилось?

А если прекратить воздействовать на резиновые и пластилиновые предметы, что произошло?

2.Ученики делают записи в тетради. Слайд

3.Учитель показывает виды деформаций на приборе для демонстрации видов деформации.

Выясним, в чем же причина возникновения силы упругости:

4. Работа в группах: (выполнение практического задания и наблюдение за опытом)

Задания группам:

1 группа -положите металлическую (или пластмассовую) линейку на опоры, поставьте на нее груз.

2 группа -подвесьте груз к пружине, резинке.

-ответьте на вопросы:

·         Что пронаблюдали?

·         Почему прогнулась (деформировалась) линейка, если положить на нее груз?

·         А почему через некоторое время линейка прекращает прогибаться?

·         Что произойдет, если снять груз?

·         Почему?

·         Почему растянулись пружина или резинка, если подвесить груз?

·         Почему через некоторое время растяжение останавливается?

·         Что произойдет, если снять груз?

·         Почему?

·         К чему приложена возникающая сила?

·         Куда она направлена?

(учащиеся записывают в конспектах причину возникновения силы упругости) слайд

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.

 Вывод:  Демонстрация подвеса. Нить (подвес) растягивается. В нити ( подвесе) также возникает сила упругости. При растяжении подвеса сила упругости увеличивается. Если Fупр = Fт , то растяжение прекращается.

(сделать запись в конспектах определения силы упругости)

  Найдите определение силы упругости в учебнике.

Сила упругости – это электромагнитная сила, возникающая при деформации тела и направленная в сторону, противоположную направлению смещения частиц тела при деформации, приложена к деформируемому телу.

Буквенное обозначение Fупр

 - Увеличение силы упругости происходит при увеличение прогиба опоры.

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

     Попробуйте графически изобразить силу упругости. Слайд 14,15

(выполняют чертеж в тетрадь). Начертить в тетради:

Учитель: Проверка работы учащихся. Коментарий: Если тело лежит на опоре, то сила упругости обозначается N – сила реакции опоры.

5. Физкультминутка: слайд

Встали, потянулись (деформация растяжения/сжатия.)
Наклоны вправо, влево, вперед, назад (деформация изгиба).
Повороты головы, кистей рук, плеч, туловища (деформация кручения)

 - 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.

Учитель: В 1660 году английский ученый Роберт Гук, когда ему было 25 лет, установил закон зависимости силы упругости от упругих деформаций, названный впоследствии его именем.

Но опубликовал он этот закон спустя 16 лет, проделав ряд экспериментов подтвердивших данный закон.

 д) объяснение закона Гука.

(слайд 7)    - Выясним, от чего зависит сила упругости.

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.

 (слайд  8-9) 

- 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

1.      Выполнение задания (самопроверка).

  1 вариант. Чему равна жесткость пружины, если под действием силы 2Н, она растянулась на 4см?

  2 вариант. На сколько сантиметров растянулась пружина жесткостью 105 Н/м под действием силы 21Н?

1. Перечислить особенности действия силы упругости:
• когда возникает? (возникает при упругих деформациях)
• как направлена сила? (направлена противоположно направлению смещения)
• к чему приложена сила? (к деформируемому телу)
• при каких деформациях выполняется закон Гука? (при упругих деформациях).

      5. Задача слайд 26
Вороне, масса которой 1 кг, бог послал кусочек вкусного сыра. Ворона сидит на ветке. Ветка дерева под тяжестью вороны и сыра согнулась. Сила упругости, с которой согнувшаяся ветка давит, действует снизу на ворону с сыром, равна 10,8 ньютонов. Сможет ли лиса, облизывающаяся внизу и владеющая знаниями по физике на уровне  седьмого класса, вычислить массу божественно вкусного сыра?

Ответ: Сможет. Лисе известно, что сила упругости опоры, то есть ветки, действующая снизу на того, кто на ней сидит, равна силе, с которой сидящий, то есть ворона с сыром, действуют на опору сверху. Короче: сила упругости ветки равна весу вороны с сыром. Масса вороны - один килограмм, значит ее вес 9,8 ньютонов. А снизу действуют 10,8 ньютонов. Не хватает одного ньютона. Это и будет вес сыра. 1кг: 9,8н/кг = 0,102кг. Бог послал вороне кусочек сыра массой примерно в 102 грамма.

Самооценка (поставить себе оценку) и оценка работы участников группы (взаимооценка).

IV. Домашнее задание.

1)§2

2) Творческое задание: написать сказку о том, что бы произошло, если бы исчезла сила упругости?

3) Задание по выбору.

  Задача на «4» и на «5»