Методическая разработка урока в 9 классе "Сила упругости. Закон Гука. Вес тела"

• 1 слайд

  1. Что называется инерциальной системой отсчета?
  2.Что называется неинерциальной системой отсчета?
  3.Сформулируйте 1 закон Ньютона
  4.Сформулируйте 2 закон Ньютона
  5.Сформулируйте 3 закон Ньютона
  6.Сформулируйте закон всемирного тяготения.
  

• 2 слайд

  7.Как найти равнодействующую сил,если силы направлены в одну сторону? В разные? Под прямым углом?
  8.В каких единицах измеряется сила?
  9.Чтобы тело стало искусственным спутником Земли ему необходимо сообщить……скорость?
  
  

• 3 слайд

• 4 слайд

• 5 слайд

  Сила тяжести. Сила упругости. Закон Гука. Вес тела
  

• 6 слайд

  СИЛА ТЯЖЕСТИ
  – сила, с которой Земля притягивает к себе различные тела
  F = mg
  Приложена к центру тела, направлена к центру Земли, убывает при удалении от Земли.
  g = 9,8м/с²
  

• 7 слайд

  Сила упругости
  возникает при деформации тел
  Деформация – изменение формы или объема тела
  Упругая деформация
  (исчезает после удаления нагрузки)
  Пластическая деформация
  (остается после удаления нагрузки)
  Сила упругости. Деформация
  

• 8 слайд

  Деформация- это физическое явление, при котором изменяется форма или размеры тела.
  

• 9 слайд

  
  
  РАСТЯЖЕНИЕ
  СЖАТИЕ
  СДВИГ
  КРУЧЕНИЕ
  ИЗГИБ
  

• 10 слайд

  Закон Гука: Сила упругости прямо пропорциональна удлинению тела до некоторого предельного значения
  ~ l
  
  |F упр|=kl
  I Fупр I
  

• 11 слайд

  График зависимости силы упругости от удлинения
  F упр = k ∆l
  
  F упр
  0
  ∆l
  Закон Гука выполняется при упругих деформациях
  

• 12 слайд

  
  
  
  k=Fупр/l
  
  
  
  
  [k]=Н/м
  k - жесткость
  

• 13 слайд

  От чего зависит жесткость?
  
  
  длины площади материала
  поперечного
  сечения
  k
  

• 14 слайд

  ВЕС ТЕЛА
  – сила, с которой тело давит на опору или растягивает
  нить подвеса.
  Вес тела
  приложен
  к опоре
  (подвесу).
  
  

• 15 слайд

  При движении тела вдоль вертикальной линии с ускорением вес тела может изменяться
  а = 0 а↑ (вверх) а↓ (вниз)
  P = mg P = m(g + a) P = m(g – a)
  перегрузка
  Невесомость – состояние тела, при котором вес равен нулю
  ВЕС ТЕЛА, ДВИЖУЩЕГОСЯ С УСКОРЕНИЕМ
  

• 16 слайд

  1.Определите по графикам, какое тело имеет наибольшую жесткость?
  Fупр,Н
  
  
  
  
  
  
  l,м
  
  
  
  
  1
  2
  

• 17 слайд

  2.На пружину действует сила в 15 Н, удлинение пружины 3 см. Какова жесткость пружины.
  А. 50 Н/м Б. 45 Н/м
  В. 500 Н/м Г. 200 Н/м
  
  3.Тело равномерно движется вверх со скоростью 4м/с. Чему равен вес тела, если его масса 8кг?
  
  

• 18 слайд

  4.
  
  
  
  5.На сколько удлинится рыболовная леска жесткостью 0,5 кH/м при поднятии
  вертикально вверх рыбы массой 200г?
  
  

• 19 слайд

  СРАВНЕНИЕ СИЛ
  
  
  
  
  
  

Вариант 1.

1 . Какая из приведенных формул выражает закон Гука?

А) F=а; Б) ; В) Г)

2.Под действием какой силы пружина жесткостью удлиняется на 0,02м?

А.200Н; Б.2Н; В.50Н; Г.5000Н; Д. 0,0002Н.

3. В каких единицах выражается жесткость тела?

А. ; Б. В. Г. 1Дж; Д .

4. Силы, возникающие при деформации тела, называют силами…

А. тяжести; Б. упругости; В. Трения; Г. притяжения.

5. Под действием силы 4 Н пружина удлинилась на 0,02м. Чему равна жесткость пружины?

А. ; Б. ; В. ; Г. ; Д. .

6. Какой деформации подвергаются заклепки, соединяющие детали, болты, шпонки?

А. растяжению; Б. сжатию; В. Сдвигу; Г. кручению.

Вариант 2.

1. Какую деформацию испытывают валы машин, винты, сверла?

А. изгиб; Б. растяжение; В. Сжатие; Г. кручение;

2. Какая формула выражает абсолютное удлинение тела?

А. ; Б. ; В. ; Г. .

3. К пружине жесткостью Подвесили тело массой 200 кг. Насколько удлинилась пружина?

А.0,2м; Б.0,4м; В.0,1м; Г. 0,001м.

4. К пружине жесткостью Подвесили груз, который растянул ее на 6 см. Какая сила упругости препятствует растяжению пружины?

А.108Н; Б.1,08Н; В. 1080Н; Г. 10,8Н; Д. 10800Н.

5. Какая формула выражает закон Гука?

А. ; Б. ; В. ; Г. ; Д. .

6.По графику определите коэффициент жесткости.

А. ; Б. ; В. ; Г. .

Вариант 3.

1. Какие деформации испытывают тросы, балки строительных ферм?

А. растяжение; Б. изгиб; В. Сдвиг; Г. кручение.

2. Когда резец токарного станка больше деформируется – когда он выпущен из суппорта на большую или на меньшую длину?

А. на большую; Б. на меньшую; В. Одинаково;

Г. нет правильного ответа

3. Какие виды деформации описываются законом Гука?

А. остаточные; Б. пластичные; В. Упругие; Г. любые.

4. Вертикально подвешенная пружина вытянулась от 12 до 14 см. под действием груза массой 200г. Какова ее жесткость?

А. ; Б. ; В. ; Г. .

5. К какому типу взаимодействия относится сила упругости?

А. гравитационному; Б. химическому;

В. Электромагнитному; Г. ядерному.

6. Какую часть железобетонной балки, работающей на изгиб, следует армировать больше?

А. среднею; Б. края; В. Верхнюю; Г. разницы нет.

Вариант 4.

1. Какие виды деформации возникают в стрежне, на котором крепятся дверные петли?

А. изгиб и кручение; Б. сжатие и кручение; В. Сдвиг и кручение;

Г. растяжение и сжатие.

2. Какая величина показывает, сколько ньютонов деформирующей силы приходится на 1м?

А. механическое напряжение; Б. относительное удлинение;

В. Сила упругости; Г. жесткость.

3. Определить удлинение пружины, если на нее действует сила 10Н, а жесткость пружины .

А.1=2м; Б.1=20см; В. 1=0,02м; Г. 1=5 см.

4. Какую силу надо приложить к стальной проволоке, чтобы она удлинилась на 1,5 мм? Жесткость проволоки .

А. 4500Н; Б. 450Н; В. 45Н; Т. 4,5Н.

5. По графикам определить, какое тело имеет большую жесткость.

А. 1; Б. 2; В. Одинаково; Г. нет правильного ответа.

6. Кто из ученых открыл зависимость: абсолютное удлинение пропорционально действующей на тело силе?

А. Ньютон; Е. Ломоносов; В. Г.Гук; Т. Джоуль.

9 класс

Урок 23 (10) Сила упругости. Закон Гука. Вес тела

Цели урока:

а) Обучающая: изучение основных сил в природе

б) Воспитательная: положительного отношения к знаниям; воспитание дисциплинированности

в) Развивающая: развитие мышления (классифицировать факты, делать обобщающие выводы и т. д.); развитие познавательных умений (формирование умений выделять главное, конспект, наблюдать); развитие умения владеть собой 

Задачи урока:

Изучить понятие "вес тела”, "невесомость”, "сила упругости”. Выявить разницу между упругой и пластичной деформацией

                                                 Ход урока

1.Проверка домашнего задания

1. Что называется инерциальной системой отсчета?
2.Что называется неинерциальной системой отсчета?
3.Сформулируйте 1 закон Ньютона
4.Сформулируйте 2 закон Ньютона
5.Сформулируйте 3 закон Ньютона
6.Сформулируйте закон всемирного тяготения

7.Как найти равнодействующую сил,если силы направлены в одну сторону? В разные? Под прямым углом?

8.В каких единицах измеряется сила?

9.Чтобы тело стало искусственным спутником Земли ему необходимо сообщить……скорость?

Прошу учеников заполнить пропуски в тексте:
Силы всемирного тяготения – это силы, с которыми все тела …… друг к другу. Закон всемирного тяготения гласит, что сила всемирного приближения двух тел прямо пропорциональна……этих тел и обратно пропорциональна ……между ними, и записывается формулой…… .Коэффициент пропорциональности G называется …… , он равен……, был измерен английским физиком ……, с помощью прибора, называемого……. Удивительное свойство гравитационных сил состоит в том, что они сообщают всем телам независимо от их масс одинаковое……. Ускорение свободного падения, которое сообщает телам сила притяжения к Земле, равно……. При перемещении тела от полюса к экватору ускорение свободного падения……, что объясняется изменением расстояния от центра Земли до поверхности Земли. Первая космическая скорость искусственного спутника Земли равна…….

2 Новый материал .

Силы тяготения действуют между телами всегда. Не нужно заботиться о том, чтобы привести эти силы в действие, и никакими ухищрениями их нельзя уничтожить. Силы упругости в этом отношении совершенно не похожи на силы тяготения.

Кто мне может сразу сказать, когда возникает сила упругости?

Сила упругости возникает только при деформации тел. Других причин возникновения сил упругости природе нет.

Кто мне скажет, что же такое деформация?

Деформация - изменение объема или формы тела в результате действия внешних или внутренних сил (от лат. deformation искажение).

Итак, запишите

Причина возникновения сил упругости – деформация тел:

Давайте рассмотрим деформацию твердых тел. Например, пружина, это твердое тело?

Если мы попытаемся её растянуть, что произойдет? Пружина начнет действовать против нашей силы, сжимаясь обратно. Что мы попытались изменить? Форму тела.

Если мы сожмем стальной брусок в тисках и начнем сдавливать, что произойдет? Брусок будет сопротивляться, сохраняя свою форму. Т. е. снова возникнет сила упругости, которая будет стремиться сохранить …

Что сохранить? Объем. Поэтому давайте запишем под цифрой один.

1) Изменение объема или формы твердого тела

Если мы попытаемся изменить форму жидкости, возникнуть ли силы упругости?

Нет, например, если перелить воду из чайника в стакан, силы упругости не возникнет. А возникнут ли силы упругости, если попытаться изменить объем жидкости? Да, например, если мы попытаемся сжать пластиковую бутылку, наполненную до краев водой. Итак, запишем по следующей цифрой.

2) Изменение объема жидкости

Остались газы, после какой деформации возникают силы упругости газов? При сжатии, например, например, в двигателе внутреннего сгорания.

3) Сжатие газов.

Итак, мы записали условия для трех состояний вещества, при которых возникают силы упругости этих веществ.

А теперь давайте запишем виды деформаций. Для этого я прошу выйти одного из зала.

Возьмите вот этот предмет. Как бы вы его назвали? Я бы назвал его «Гармошка», с помощью этого вещи можно изобразить почти все виды деформаций. Попробуйте изобразить какую-нибудь деформацию, как бы вы её назвали? Ученик, крутит, вертит, сжимает, растягивает, скручивает «Гармошку». В это время учитель дает указание записывать виды деформаций, которые угадал ученик.

Виды деформаций.

1) Сгиба

2) Сжатия

3) Растяжения

4) Кручения

5) Сдвига.

Закон Гука. Английский ученый Роберт Гук установил связь между силой упругости и деформацией и вывел закон, как вы думаете, как он называется? Закон Гука, что принесло ему всемирную известность. Хоть нам уже не принесет такой известности как Гуку в свое время, но давайте все же попробуем повторить аналогичный опыт и вывести закон Гука, т. е. установить связь между силой деформации и силой упругости.

Кто-нибудь выйдите к доске. Итак, перед Вами, на штативе закреплен… Что закреплено? Динамометр. Что мы будем деформировать? Форму пружины. Как? Подвешивая грузы разной массы. Как мы будем регистрировать деформацию и в чем будет выражаться деформация пружины? В удлинении, т. е. дельта х. Чем мы будем измерять удлинение? Линейкой, что примем за нулевой уровень? Положение пружины без груза. Что нам надо найти? Зависимость силы упругости от деформации тела? Как мы будем измерять силу упругости? Либо по показанием динамометра, либо, высчитывая вес тела, т. к. Fупр=N, а по третьему закону Ньютона N=P, а P=mg, кстати, при каком улови вес равен силе тяжести? При неподвижной опоре. Итак, подвешивайте разные массы, измеряйте удлинение, а результаты записывайте в таблицу и отмечайте точками на графике, на доске.

Как мы видим на графике получилась прямая. Что это значит? Занчит сила упругости прямо пропорциональна удлинению пружину, значит F~∆x. Как избавиться от «~» ? Надо подставить какую-нибудь постоянную? Гук подставил постоянную k, которая называется коэффициент жесткости пружины. Итак запишите в тетради F=k∆х –закон Гука. И обведите в рамочку.Необходимо учесть, что закон Гука выполняется только при малых деформациях. При больших деформациях изменение длины перестает быть прямо пропорциональным приложенной силе, а при очень больших деформациях тело разрушается.Какова же природа этих сил?Атомы и молекулы состоят из заряженных частиц - положительных и отрицательных. Поэтому силы упругости создаются взаимодействием между заряженными частицами, т. е. природа этих сил электромагнитная.

ВЕС ТЕЛА

Посмотрите внимательно на покоящийся относительно поверхности Земли динамометр с подвешенным грузом. Крючок, на котором висит груз, не движется. Значит, сумма сил, действующих на него, равна нулю. Одна из них — сила упругости пружины. Она уравновешивает силу, с которой груз растягивает подвес. Сила, с которой тело растягивает подвес или давит на горизонтальную опору, называется весом тела (рис. 4). Вес тела — это сила, приложенная к опоре или подвесу. Поэтому, когда нет опоры или подвеса, нет и веса.Предоставим грузу вместе с динамометром возможность падать свободно. Пружина динамометра сократится и станет такой, какой она была до подвешивания груза. Вес тела стал равным нулю. Состояние, в котором вес тела равен нулю, называется невесомостью. Невесомость возникает при свободном падении тел, в искусственных спутниках и космических кораблях, движущихся с выключенными двигателями.

3.Закрепление изученного материала.

1.    
При каком условии появляются силы упругости? (При деформациях)

2.    
Назовите виды деформаций.

3.    
Сформулируйте закон Гука.

4.    
Приведите примеры проявления силы упругости в быту.

5.    
При каких условиях выполняется закон Гука? (При малых деформациях)

4.Решение задач

1.На сколько удлинится рыболовная леска жесткостью 0,5 кH/м при поднятии

вертикально вверх рыбы массой 200г?

Дано: Си Решение:

k= 0,5 кН/м =500 Н/м                 Леска удлиняется под действием веса рыбы.

m=200г =0,2 кг                               На рыбу действует F_т =mg и F_упр = -kх.

                                                     Так как F_т = -F_упр ,то mg = kx. Отсюда

х-?                                                х =mg/k;


                                                 х = 0,4*10^-2 м.

 Проверим размерность единиц:

                             kg*м/с² kg*м*м kg*м²*с² м

                             Н/м с²*Н с²*kg*м


Ответ: х = 0,4*10^-2 м.

2. Найдите вес космонавта, поднимающегося на ракете с ускорением а = 20 Ч . Во сколько раз он превышает вес космонавта на Земле?

Решение. На космонавта действуют сила тяжести mg, направ­ленная вертикально вниз, и сила упругости F_ynp со стороны опоры (кресла), направленная вертикально вверх. Применим второй закон в проекции на ось OY: F - mg = та, или F_ynp=m(g + a).

Сила упругости F , действующая на космонавта, равна по модулю его весу, т. е. F_упр = Р, значит, Р = m(g + a).

Перегрузка п — это величина, равная отношению веса тела при уско­ренном движении к его весу в состоянии покоя:

Подставляя числовые значения, получим: Р = 2400 Н; n = 3.

5.Самостоятельная работа

Вариант 1.

1 . Какая из приведенных формул выражает закон Гука?

А) F=а; Б) ; В) Г)

2.Под действием какой силы пружина жесткостью удлиняется на 0,02м?

А.200Н; Б.2Н; В.50Н; Г.5000Н; Д. 0,0002Н.

3. В каких единицах выражается жесткость тела?

А. ; Б. В. Г. 1Дж; Д .

4. Силы, возникающие при деформации тела, называют силами…

А. тяжести; Б. упругости; В. Трения; Г. притяжения.

5. Под действием силы 4 Н пружина удлинилась на 0,02м. Чему равна жесткость пружины?

А. ; Б. ; В. ; Г. ; Д. .

6. Какой деформации подвергаются заклепки, соединяющие детали, болты, шпонки?

А. растяжению; Б. сжатию; В. Сдвигу; Г. кручению.

Вариант 2.

1. Какую деформацию испытывают валы машин, винты, сверла?

А. изгиб; Б. растяжение; В. Сжатие; Г. кручение;

2. Какая формула выражает абсолютное удлинение тела?

А. ; Б. ; В. ; Г. .

3. К пружине жесткостью Подвесили тело массой 200 кг. Насколько удлинилась пружина?

А.0,2м; Б.0,4м; В.0,1м; Г. 0,001м.

4. К пружине жесткостью Подвесили груз, который растянул ее на 6 см. Какая сила упругости препятствует растяжению пружины?

А.108Н; Б.1,08Н; В. 1080Н; Г. 10,8Н; Д. 10800Н.

5. Какая формула выражает закон Гука?

А. ; Б. ; В. ; Г. ; Д. .

6.По графику определите коэффициент жесткости.

А. ; Б. ; В. ; Г. .

Вариант 3.

1. Какие деформации испытывают тросы, балки строительных ферм?

А. растяжение; Б. изгиб; В. Сдвиг; Г. кручение.

2. Когда резец токарного станка больше деформируется – когда он выпущен из суппорта на большую или на меньшую длину?

А. на большую; Б. на меньшую; В. Одинаково;

Г. нет правильного ответа

3. Какие виды деформации описываются законом Гука?

А. остаточные; Б. пластичные; В. Упругие; Г. любые.

4. Вертикально подвешенная пружина вытянулась от 12 до 14 см. под действием груза массой 200г. Какова ее жесткость?

А. ; Б. ; В. ; Г. .

5. К какому типу взаимодействия относится сила упругости?

А. гравитационному; Б. химическому;

В. Электромагнитному; Г. ядерному.

6. Какую часть железобетонной балки, работающей на изгиб, следует армировать больше?

А. среднею; Б. края; В. Верхнюю; Г. разницы нет.

Вариант 4.

1. Какие виды деформации возникают в стрежне, на котором крепятся дверные петли?

А. изгиб и кручение; Б. сжатие и кручение; В. Сдвиг и кручение;

Г. растяжение и сжатие.

2. Какая величина показывает, сколько ньютонов деформирующей силы приходится на 1м?

А. механическое напряжение; Б. относительное удлинение;

В. Сила упругости; Г. жесткость.

3. Определить удлинение пружины, если на нее действует сила 10Н, а жесткость пружины .

А.1=2м; Б.1=20см; В. 1=0,02м; Г. 1=5 см.

4. Какую силу надо приложить к стальной проволоке, чтобы она удлинилась на 1,5 мм? Жесткость проволоки .

А. 4500Н; Б. 450Н; В. 45Н; Т. 4,5Н.

5. По графикам определить, какое тело имеет большую жесткость.

А. 1; Б. 2; В. Одинаково; Г. нет правильного ответа.

6. Кто из ученых открыл зависимость: абсолютное удлинение пропорционально действующей на тело силе?

А. Ньютон; Е. Ломоносов; В. Г.Гук; Т. Джоуль.

6.Домашнее задание

П 25 26 тетрадь учить № 328 329