Урок по физике для 10 класса по теме: "Сила упругости. Закон Гука"

• 1 слайд

  Деформация и сила упругости. Закон Гука.
  
  
  
  Учитель: Фесан Е.Г.
  

• 2 слайд

  Цель нашего урока:
  углубить и систематизировать знания о деформации твердых тел, сформулировать закон Гука, показать на модели, что сила упругости прямо пропорциональна изменению длины деформированного тела.
  

• 3 слайд

• 4 слайд

• 5 слайд

• 6 слайд

• 7 слайд

  Виды деформаций:
  При деформации растяжения межмолекулярные расстояния увеличиваются. Такую деформацию испытывают струны в музыкальных инструментах, различные нити, тросы, буксирные тросы.
  При деформации сжатия межмолекулярные расстояния уменьшаются. Под такой деформацией находятся стены, фундаменты сооружений и зданий.
  При деформации изгиба происходят неординарные изменения, одни межмолекулярные слои увеличиваются, а другие уменьшаются. Такие деформации испытывают перекрытия в зданиях и мостах.
  При кручении – происходят повороты одних молекулярных слоёв относительно других. Эту деформацию испытывают: валы, витки цилиндрических пружин, столярный бур, свёрла по металлу, валы при бурении нефтяных скважин.
  Деформацию сдвига испытывают, например, заклепки и болты, соединяющие металлические конструкции. Деформацией сдвига сопровождается процесс разрезания ножницами бумаги, картона, листового железа (срез).
  
  

• 8 слайд

  Первое научное исследование упругого растяжения и сжатия вещества провёл английский учёный Роберт Гук.
  Он установил, что при малых деформациях растяжения или сжатия тела абсолютное удлинение тела прямо пропорционально деформирующей силе.
  При больших деформациях изменение длины перестаёт быть прямо пропорциональным приложенной силе, а слишком большие деформации разрушают тело.
  
  
  

• 9 слайд

  F упр = k ·Δℓ = k · Iℓ−ℓ0I закон Гука.
  k− коэффициент пропорциональности, жёсткость тела.
  ℓ0 - начальная длина.
  ℓ - конечная длина после деформации.
  Δℓ = I ℓ−ℓ₀ I- абсолютное удлинение пружины.
  [k] = [Н/м] - единица измерения жёсткости в системе СИ.
  Закон Гука можно записать для проекции силы упругости на выбранную координатную ось в виде:
  F упр x = − kx - закона Гука.
  k – коэффициент пропорциональности, жёсткость пружины.
  x = Δℓ = ℓ−ℓ0 удлинение тела (пружины, резины, шнура, нити….)
  
  

• 10 слайд

  Закон Гука – сила упругости, возникающая при деформации тела (растяжение или сжатие пружины), пропорциональна удлинению тела (пружины), и направлена в сторону противоположную направлению перемещения частиц тела
  

• 11 слайд

• 12 слайд

  Расчётные задачи
  1. По результатам исследования построен график зависимости модуля силы упругости пружины от её деформации (см. рисунок) . Чему равна жёсткость пружины?
  Решение: По графику идёт линейная зависимость модуля силы упругости и удлинение пружины. Зависимость физических величин по Закону Гука:
  F упр x = − kx (1)
  Fупр = k·Δℓ = k · Iℓ−ℓ0I (2)
  Из формулы (1) выражаем:
  k=F/x; k=16Н/0,08м=200Н/м
  Ответ: 200 Н/м.
  
  2. На сколько удлинится рыболовная леска жесткостью 0,5 кH/м при поднятии вертикально вверх рыбы массой 200г?
  
  

• 13 слайд

  Вопросы теста
  Вопрос 1
  Сила упругости возникает, когда:
  А) тело распрямляется
  Б) тело деформируется 
  В) тело движется 
  Вопрос 2
  Какая из приведённых формул соответствует закону Гука:
  А) F = k*Δl 
  Б) s = v*t
  В) m = ρ*V 
  Вопрос 3
  Какие деформации называют упругими:
  А) те, после которых тело возвращается к начальным размерам и форме
  Б) которые вызывают сохраняющееся изменение формы тела
  В) такие, при которых тело разрушается
  Вопрос 4
  Сила упругости это сила:
  А) с которой Земля притягивает тела
  Б) возникающая при деформации
  В) притяжение всех тел во вселенной
  
  Вопрос 5
  Сила упругости измеряется в:
  А) Ньютонах (Н)
  Б) Джоулях (Дж)
  В) Омах (Ом)
  Вопрос 6
  От чего зависит жесткость пружины:
  А) от массы и материала
  Б) от формы, размера и материала 
  В) от размера и массы 
  Вопрос 7
  Динамометр – это:
  А) прибор, с помощью которого измеряют тяжесть
  Б) прибор для измерения давления
  В) прибор, с помощью которого измеряют силу 
   
  Вопрос 8
  Чему равна сила упругости пружины, если при растяжении она удлинилась на 5 см? k=40 Н/м
  А) 200Н
  Б) 2Н
  В) 8Н
  
  

Тема урока: «Деформация и сила упругости. Закон Гука».

Дидактическая цель урока: углубить и систематизировать знания о деформации твердых тел, сформулировать закон Гука, показать на модели, что сила упругости прямо пропорциональна изменению длины деформированного тела.

Развивающая цель: развивать умственные и творческие способности учащихся, познавательный интерес к предмету.

Воспитательная цель: способствовать формированию сознательного творческого отношения к обучению, умения работать в коллективе и понимать значение получаемых знаний.

Методы и приёмы. Лекционное изложение материала с параллельной демонстрацией видеоматериалов, модели диформации и простых опытов, решение задач.

Виды самостоятельной деятельности: устные ответы по вопросам учителя, решение задач экспериментальной и расчётной.

Тип урока: Урок усвоения новых знаний на основе имеющихся.

План урока:

1. Организационный момент:

Учитель приветствует класс, сообщает тему урока, цель урока.

2. Проверка домашнего задания. Актуализация знаний.

Проверка домашнего задания включает в себя: устные ответы учащихся в ходе фронтального опроса.

3. Изучение нового материала:

Изучение нового материала сопровождается учебной презентацией, демонстрацией модели диформации, решением практической задачи.

4. Закрепление изученного материала.

При закреплении изученного вспоминаем основные вопросы урока, решаем расчётные задачи, выполняем тест.

5. Домашнее задание

Запись домашнего задания в дневник. Сбор тетрадей для проверки и выставления отметок, полученных на уроке.

Ход урока.

I. Организационный момент:

Здравствуйте, ребята!

Сегодня у нас с вами урок открытых дверей и поэтому мы должны особенно постараться. Покажите все свои знания и умения, будьте активными на уроке.

Запишем тема нашего урока: Деформация и сила упругости. Закон Гука.

Цель нашего урока: углубить и систематизировать знания о деформации твердых тел, сформулировать закон Гука, показать на модели, что сила упругости прямо пропорциональна изменению длины деформированного тела.

Прежде, чем мы приступим к изучению нового материала, вспомним то, что было на предыдущих уроках.

2. Проверка домашнего задания. Актуализация знаний.

Фронтальный опрос.

1.      Что такое сила? (Для количественного выражения действия одного тела на другое вводится понятие силы. Сила – это векторная физическая величина, являющаяся мерой взаимодействия тел.)

2.      Чем она характеризуется? (Сила полностью определена, если заданы её модуль, направление и точка приложения.)

3.      Какие силы изучает механика?

4.      Что такое сила тяжести? Чему она равна? К чему приложена, какой природы?

5.      Что называется весом тела? По какой формуле вычисляется вес покоящегося тела? К чему приложена, какой природы?

6.      Чем отличается вес тела от силы тяжести? (Силы различной природы и приложены к разным телам)

7.      Покажите на рисунке действующие на тело силы (покоится на опоре, подвешен на нити).

3.Изучение нового материала.

А сегодня мы познакомимся с третьей силой, которую изучает механика – силой упругости.

Запишем тема нашего урока: Деформация и сила упругости. Закон Гука.

Цель нашего урока: углубить и систематизировать знания о деформации твердых тел, сформулировать закон Гука, показать на модели, что сила упругости прямо пропорциональна изменению длины деформированного тела.

Давайте, ребята, вспомним с 7 класса, когда возникает сила упругости и куда она направлена. Какова её природа?

Все тела вселенной действуют между собой силами тяготения. Нельзя сделать так, чтобы на какое-то тело силы тяготения не действовали. Силы упругости в этом отношении совершенно не похожи на силы тяготения.

Для того, чтобы силы упругости возникли в том или другом теле, необходимо это тело деформировать.

Для того чтобы деформировать тело, к нему необходимо приложить внешнюю силу, тогда возникающие деформации приведут к появлению сил упругости.

Вопрос классу: Итак причиной деформации являются …

Предполагаемый ответ: внешние воздействия.

Вопрос классу: А сами деформации являются причиной ….

Предполагаемый ответ: сил упругости.

Попробуйте дать определение деформации:

Деформацией называются изменения формы и размеров тела под действием силы.(слайд №3)

А что называется силой упругости?

Сила упругости - это сила, возникающая при упругой деформации тела и направленная в сторону противоположную перемещению частиц тела. (слайд №4)

Она имеет электромагнитное происхождение.

Она всегда стремится восстановить прежнюю форму и объём тела.

Деформации, которые исчезают после прекращения действия внешних сил, называются упругими.

Вопрос классу: Какие тела испытывают упругую деформацию?

Предполагаемый ответ: например, пружина, футбольный мяч.

Деформации, которые не исчезают после прекращения действия внешних сил, называют пластическими. Например, пластилин, глина, воск. (слайд №5)

Каждый вид этих деформаций по своему хорош, иначе, после каждого удара по мячу, пришлось бы его менять, а та фигура, которую вы сделали из пластилина, сразу, как только разожмёте пальцы, превратится снова в брусочек пластилина.

Рассмотрим деформации сжатия, растяжения, изгиба, кручения, сдвига на модели для демонстрации видов деформаций. Модель представляет собой параллельные пластины, соединённые между собой пружинами. (слайд №6)

Твёрдые тела  сохраняют свой объём и форму, так как при любой попытке их деформировать возникают силы упругости.

Жидкости форму не сохраняют. Вы можете перелить воду, например, из графина в стакан, и это не вызовет появление сил упругости. Попробуйте сжать жидкость просто в пластиковой бутылке. Сила упругости не замедлит сказаться.

Итак, силы упругости возникают всегда при попытке изменить объём или форму твёрдого тела, при изменении объёма жидкости, а также при сжатии газа.

(слайд №7)

При деформации растяжения межмолекулярные расстояния увеличиваются. Такую деформацию испытывают струны в музыкальных инструментах, различные нити, тросы, буксирные тросы.

При деформации сжатия межмолекулярные расстояния уменьшаются. Под такой деформацией находятся стены, фундаменты сооружений и зданий.

При деформации изгиба происходят неординарные изменения, одни межмолекулярные слои увеличиваются, а другие уменьшаются. Такие деформации испытывают перекрытия в зданиях и мостах.

При кручении – происходят повороты одних молекулярных слоёв относительно других. Эту деформацию испытывают: валы, витки цилиндрических пружин, столярный бур, свёрла по металлу, валы при бурении нефтяных скважин. Деформация среза тоже является разновидностью деформации сдвига.

(слайд №8)

Первое научное исследование упругого растяжения и сжатия вещества провёл английский учёный Роберт Гук.

Роберт Гук установил, что при малых деформациях растяжения или сжатия тела абсолютное удлинение тела прямо пропорционально деформирующей силе.

F _упр = k ·Δℓ = k · Iℓ−ℓ₀I закон Гука.                                                            (слайд №9)

k− коэффициент пропорциональности, жёсткость тела.

ℓ₀ - начальная длина.

ℓ - конечная длина после деформации.

Δℓ = I ℓ−ℓ₀ I- абсолютное удлинение пружины.

 - единица измерения жёсткости в системе СИ.

При больших деформациях изменение длины перестаёт быть прямо пропорциональным приложенной силе, а слишком большие деформации разрушают тело.

Закон Гука можно записать для проекции силы упругости на выбранную координатную ось в виде:

F _{упр x} = − kx - закона Гука.

k – коэффициент пропорциональности, жёсткость тела.

x = Δℓ = ℓ−ℓ₀ удлинение тела (пружины, резины, шнура, нити….)

Итак, сформулируем Закон Гука: сила упругости, возникающая при деформации тела (растяжение или сжатие пружины), пропорциональна удлинению тела (пружины), и направлена в сторону противоположную направлению перемещения частиц тела.  (слайд №10)

Жесткость тела зависит от: размеров и формы тела; от материала (слайд №11)

Экспериментальная задача:  (выполняет один ученик)

Имея динамометр, линейку и груз, определить коэффициент упругости данной пружины.

4. Закрепление изученного материала.

Разбор тренировочных заданий   (слайд №12)

1. По результатам исследования построен график зависимости модуля силы упругости пружины от её деформации. Чему равна жёсткость пружины? Каким будет удлинение этой пружины при подвешивании груза массой 2кг?

Решение: По графику идёт линейная зависимость модуля силы упругости и удлинение пружины. Зависимость физических величин по Закону Гука:

F _{упр x} = − kx (1)

F_упр = k·Δℓ = k · Iℓ−ℓ₀I (2)

Из формулы (1) выражаем:

Зная что F_т = mg = 20 Н, F_т = F_упр= k·Δℓ следовательно

Ответ: жёсткость пружины равна 200 Н/м, удлинение пружины равно 0,1м.

Расчётная задача: (слайд№11) (самостоятельно в тетрадях, можно одного к доске, или ведёт задачу один ученик с места)

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 Fт =mg и Fупр = -kх.

Так как Fт = -Fупр ,то mg = kx. Отсюда

х-? х =mg/k;

х = 0,4*10-2 м.

Ответ: х = 0,4*10-2 м.

Вернёмся к цели нашего урока, посмотрим, на сколько она нами достигнута:  

Ответим на вопросы:

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

2) Что такое деформация? 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)

МИНИ – ТЕСТ (слайд№13)

Сдаём тетради. Все получат оценки.

5. Домашнее задание: 

1) §34,35. Ответить устно на вопросы параграфов. Выучить определения и формуллировки.

2) Решить тестовые задания на с.109.

ВСЕМ СПАСИБО ЗА РАБОТУ!

Вопросы теста

Вопрос 1

Сила упругости возникает, когда:

А) тело распрямляется

Б) тело деформируется 

В) тело движется 

Вопрос 2

Какая из приведённых формул соответствует закону Гука:

А) F = k*Δl 

Б)  s = v*t

В) m = ρ*V 

Вопрос 3

Какие деформации называют упругими:

А) те, после которых тело возвращается к начальным размерам и форме

Б)  которые вызывают сохраняющееся изменение формы тела

В) такие, при которых тело разрушается

Вопрос 4

Сила упругости это сила:

А) с которой Земля притягивает тела

Б)  возникающая при деформации

В)  притяжение всех тел во вселенной

Вопрос 5

Сила упругости измеряется в:

А) Ньютонах (Н)

Б)  Джоулях (Дж)

В)  Омах (Ом)

Вопрос 6

От чего зависит жесткость пружины:

А) от массы и материала

Б)  от формы, размера и материала 

В)  от размера и массы 

Вопрос 7

Динамометр – это:

А) прибор, с помощью которого измеряют тяжесть

Б)  прибор для измерения давления

В)  прибор, с помощью которого измеряют силу 

Вопрос 8

Чему равна сила упругости пружины, если при растяжении она удлинилась на 5 см? k=40 Н/м

А) 200Н

Б) 2Н

В) 8Н