Цели урока : Ввести понятие деформации. Рассмотреть виды деформации. Установить зависимость между силой упругости и изменением длины.
Элементы содержания урока: Проверка домашнего задания. Изучение нового материала. Фронтальное экспериментальное задание. Решение задач. Итоги урока.
Домашнее задание. Элементы примерно одинаковые, а уроки всегда разные.
Требования к уровню подготовки учащихся на данном уроке : Владеть понятиями силы упругости, деформации, упругой и пластической деформациями, видов деформаций. Знать закон Гука и раскрывать его смысл. Указывать границы применимости закона.
Ход урока
Проверка домашнего задания.
На столах учащихся лежат карточки. Время работы 5-7 минут.
Пример карточки.
Карточка №1.
1. Определить расположение точки приложения силы веса тела, покоящегося на столе.
А. Центр тяжести тела.
Б. Любая точка поверхности стола, соприкасающейся с телом.
В. Расположение произвольное.
2. Масса лифта с пассажирами равна 800 кг. Определить, с каким ускорением и в каком направлении движется лифт, если известно, что натяжение троса, поддерживающего лифт, равно 6 кН.
Изучение нового материала.
Использование презентации урока “Сила упругости”.
Силы упругости возникают при деформации тел. Деформация – изменение формы и размера тела под действием внешних сил.
Деформация: упругая – исчезает после прекращения воздействия; пластическая – не исчезает после прекращения воздействия.
Виды деформации: растяжение, сжатие; изгиб; сдвиг; кручение.
Выясним природу сил упругости. В состав атомов и молекул входят частицы, обладающие электрическими зарядами. Атомы в твердом теле расположены таким образом, что силы отталкивания одноименных электрических зарядов и притяжения разноименных зарядов уравновешивают друг друга. При изменениях взаимных положений атомов или молекул в твердом теле в результате его деформации электрические силы стремятся возвратить атомы в первоначальное положение. Так при деформации возникает сила упругости.
Силы взаимодействия электрических зарядов называются электромагнитными. Так силы упругости обусловлены взаимодействиями зарядов, по природе они являются электромагнитными.
На этом месте отвлечемся от презентации.
Фронтальное экспериментальное задание.
Очень жаль, что сейчас на второй план уходит и эксперимент и тем более фронтальное экспериментальное задание. Основное назначение таких заданий – способствовать формированию у учащихся глубоких и прочных знаний по физике, развитию мышления, познавательной самостоятельности, интеллектуальных и практических умений и навыков, в том числе выполнять простые наблюдения, измерения и опыты, обращаться с приборами, анализировать результаты эксперимента, делать обобщения и выводы.
При изучении различных деформаций после объяснения электромагнитной природы сил упругости проводится это задание.
Наблюдение упругих и пластических деформаций.
Приборы и материалы: резинка ученическая (ластик), брусок металлический размером 40х25х10 мм, брусок пластилиновый размером 30х20х10 мм.
Порядок выполнения задания.
1. Растянуть и сжать ластик. Ответить на вопросы:
1.1. Как направлены силы, действующие на ластик при его растяжении и сжатии?
1.2. Как изменилась длина и площадь поперечного сечения ластика при его растяжении и сжатии?
1.3. Восстанавливается ли форма ластика после снятии нагрузки?
2. Положить ластик и прижать его металлическим бруском. Перемещать брусок горизонтально, наблюдать деформацию сдвига.
Ответить на вопросы:
2.1. Как направлены силы, действующие при деформации сдвига?
2.2. Как смещались слои ластика относительно друг друга?
2.3. Как изменялась деформация сдвига при увеличении нагрузки?
3. Изогнуть ластик. Ответить на вопрос:
3.1. В каких слоях ластика возникли деформации растяжения, а в каких – сжатия?
4. Скрутить ластик. Ответить на вопрос:
4.1. Из каких ранее рассмотренных деформаций состоит деформация кручения?
5. Подвергнуть деформации сжатия брусок из пластилина.
Ответить на вопрос:
5.1. Восстанавливается ли его форма после снятия нагрузки?
Выполняя задание, учащиеся убеждаются во взаимосвязи всех видов упругих деформаций. Силы упругости, возникающие при деформациях, направлены противоположно направлению смещения частиц тела. Под действием этих сил деформированное тело восстанавливает свою форму. При пластических деформациях силы упругости малы, поэтому тела не восстанавливают свою форму.
В задании лучше применять ластик, имеющий два цветных слоя.
Время выполнения задания – 8 минут.
Фронтальный эксперимент закончен. Продолжим теоретическую часть урока.
При малых деформациях тел связь силы упругости с величиной деформации проста. Она была открыта экспериментально английским ученым Роберто Гуком (1635 – 1703) в 1660 году.
Закон Гука.
При упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален абсолютному значению изменения длины тела.
Коэффициент пропорциональности k называют коэффициентом упругости или жесткостью.
k=[H/м]
Учитывая, что координата х и проекция силы упругости на ось Ох имеют противоположные знаки можно записать:
Fупр. = - kx
На рисунке презентации показана зависимость модуля силы упругости от значения абсолютной деформации. Закон Гука выполняется только при малых деформациях. При больших деформациях изменение длины перестает быть прямо пропорциональным приложенной силе, а при больших деформациях тело разрушается
Решение задач.
Найти абсолютное удлинение троса с коэффициентом жесткости 100 Н/м при буксировке автомобиля массой 2 т с ускорением 0,5 м/с?.
Упражнение 7 (задача 2).
Итоги урока.
Оцениваются ответы на вопросы карточки и результаты фронтального экспериментального задания.
Домашнее задание: параграфы 36-37, Р.,161,164,165.
Литература.
- Г.В. Маркина, С.В. Боброва, Физика, поурочные планы, 10 класс. – Волгоград, “Учитель”, 1006 г.
- Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н. Сотский, Физика10, - Москва, “Просвещение”, 2001 г.
- О.Ф. Кабардин, Физика, Справочные материалы, - Москва, “Просвещение”, 1991 г.
- В.А. Буров, А.И. Иванов, В.И. Свиридов, Фронтальные экспериментальные задания по физике, - Москва, “Просвещение”, 1986 г.