Разработка урока по физике : Виды деформаций.

Тема  урока: Виды деформаций   

 Цели урока:

1. “Получить” учащихся, убедившихся в том, что существует физическое явление - деформация тел, состояние в изменении формы и размеров тела под действием внешней силы, что при деформации возникает сила упругости, зависящая от абсолютного удлинения.

2. “Получить” учащихся, научившихся создавать упругую деформацию, распознавать виды деформаций, пользоваться законом Гука, определить величину силы упругости, удлинения тела, жесткость тела.

План занятия.

1.       Понятие деформации. Упругие и пластические деформации.

2.       Механическое напряжение. Закон Гука.

3.       Диаграмма растяжения.

4.       Деформации в технологических процессах.

Качественные задачи.

1.       Какого вида деформации испытывают стены зданий? Тросы подъемного крана? Рельсы на железной дороге? Бумага при резании?

2.       Какого вида деформации испытывают ножка скамейки? Сиденье скамейки? Натянутая струна гитары? Винт мясорубки? Зубья пилы?

3.       Какого вида деформации возникают в перекладине, когда гимнаст делает полный оборот «солнце»?

Таблица «Деформации в быту»

Упругие				Пластические
растяжение (сжатие)	Изгиб	Кручение	Сдвиг (срез)

Виды деформаций.

Упругие деформации, возникающие в телах, весьма разнообразны. Различают четыре основных вида деформаций: растяжение (или сжатие), сдвиг, кручение и изгиб.

Деформацию растяжения (сжатия) тела характеризуют его относительным удлинением ε – отношением абсолютного удлинения Δl = l – l₀ к первоначальнй длине l₀. При деформации сдвига

ε = tg θ.

Приложенная к телу внешняя сила F создает внутри него нормальное механическое

При малых деформациях тел всегда выполняется закон Гука:

F = κּ׀Δl׀.

Коэффициент упругости зависит от материала стержня и его геометрических размеров

Коэффициент Е, входящий в эту формулу, называют модулем упругости или модулем Юнга.

Для большинства широко распространенных материалов модуль Юнга определен экспериментально. Модуль Юнга для некоторых веществ приведен в таблице в опорном конспекте.

Подставляя в формулу закона Гука выражение для к, получим:

σ = Еּ׀ε׀.

Это выражение называется законом Гука для твердых тел.

Пример решения задачи на применение закона Гука для твердых тел.

Латунная проволока диаметром 0,8 мм имеет длину 3,6 м. Под действием силы 25 Н проволока удлиняется на 2 мм. Определить модуль Юнга для латуни.

В опорном конспекте представлена зависимость между напряжением и относительной деформацией, получившей название диаграммы растяжения.

Пример решения задачи на предел прочности материала.

К проволоке из углеродистой стали подвешен груз массой 100 кг. Длина проволоки 1 м, диаметр 2 мм. Модуль Юнга для стали Е = 2ּ10¹¹ Па, предел прочности 330 МПа. На сколько увеличится длина проволоки? Превышает приложенное напряжение или нет предел прочности?

Полученное значение σ не превышает заданного предела.

Предел прочности многих материалов значительно больше предела упругости. Такие материалы называются вязкими. Они обладают и упругой и пластической деформациями. К ним относятся медь, цинк, железо и др.

Материалы, у которых отсутствует область упругих деформаций, относятся к пластическим, например воск, глина, пластилин.

Способность изделия противостоять значительной деформации или разрушению зависит не только от качества материала, но также и от формы изделия и вида воздействия.

Например, если лист обыкновенной бумаги положить на опоры и сверху нагрузить, то он сильно прогнется под действием силы тяжести груза:

А теперь попробуйте сложить ваш лист бумаги «гармошкой» и повторить этот опыт. Лист практически не прогнется. Такая способность многих материалов используется для перекрытия больших площадей.

Многим из вас известно существование так называемых «падающих» башен. Например Пизанская башня. Ее корпус на протяжении многих лет остается наклоненным и башня не падает.

Для закрепления материала на слайдах представлены качественные задачи. Комментированное решение качественных задач позволяет еще раз повторить все виды деформаций; облегчает решение поставленной проблемы: при упругих деформациях в кристаллических телах атомы лишь незначительно смещаются друг относительно друга. При пластических деформациях смещения атомов или молекул могут во много раз превышать расстояния между ними. Однако нарушения кристаллической структуры не происходит.

На данном уроке при подведении итогов проведенного занятия целесообразно заполнить каждому студенту карту самооценки.

Домашнее  задание: & 4.6 стр 45 Кронгарт -10