Конспект уроку з фізики для 10 класу "Деформація твердих тіл"

Про матеріал

Конспект уроку з фізики для 10 класу на тему "Деформація твердих тіл". Мета уроку з'ясувати залежність механічної напруги від відносного видовження (стискання) деформованого тіла.

Перегляд файлу

1

 

10 клас

Тема. Деформація твердих тіл. Види деформації. Закон Гука.

Мета:навчальна: домогтися від учнів розуміння пружних деформацій тіл та

їхніх видів; з'ясувати залежність механічної напруги від відносного

видовження (стискання) деформованого тіла;

розвивальна: продовжити формувати знання про МКТ будови

 речовини, про те, як за умови цього відбувається пружна деформація,

ввести нові формули для за­кону Гука і вміння використовувати їх

при розв'язуванні задач;

виховна: виховувати відповідальність учнів за набуття знань, вмінь,

навичок і розвиток навчальних здібностей; уміння спів­працювати в

ході спільної навчальної діяльності; виробляти са­мостійність під час

проведення фізичного диктанту та взаємопе­ревірки робіт;

висвітлювати роль здоров’язберігаючих факторів.

Обладнання:комп’ютерний клас із програмним забезпечен­ням «Навчальне

програмне забезпечення для викладання та вивчен­ня фізики у

10 класі»,мультимедійний проектор, маг­нітофон із касетою,

штатив із затискачем, сталевий стрижень, пружи­на,

пластмасова лінійка, пральна губка, портрет Роберта Гука.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ХІД УРОКУ

І. Організаційна частина.

 1. Вітання учнів з учителем

 2. Розповідь учителя про особливість сьогоднішнього уроку

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

 1. Фізичний диктант

  1. Допишіть речення та дайте відповіді на питан­ня. Час на обмірковування та запис кожної відпо­віді — 15 секунд.
  2. За якою формулою можна визначити відносну вологість повітря?
  3. За якою формулою визначається поверхневий натяг рідини?
  4. Чому дорівнює висота підняття рідини в капі­лярній трубці?
  5. На які групи за властивостями поділяються тверді тіла?
  6. Кристалічні тіла плавляться при... (Укажіть, при якій температурі.)
  7. Кристалічні тіла зберігають постійним... (Ука­жіть, що.)
  8. Кристали мають геометричну форму у вигля­ді... (Допишіть речення.)
  9. Тіло, яке складається з безлічі безладно роз­ташованих дрібних кристалів, називається... (Укажіть, як.)

2. Перевірка фізичного диктанту

III. Оголошення теми, мети уроку, мотивація.

Учитель. Сьогодні ми почнемо вивчати механічні властивості твердих тіл. Вони залежать від бага­тьох факторів. Але найбільший вплив на них ма­ють молекулярна структура тіла, його температура й наявність домішок. Так, найпоширеніша на Землі сполука кремнію SiO2 залежно від природних мо­дифікацій і домішок може бути звичайним склом, гірським кришталем, кварцом, аметистом, топазом тощо, кожен з яких має особливі механічні влас­тивості.

Знання механічних властивостей твердих тіл широко застосовується в інженерії та будівництві, приладобудуванні та металургії, оскільки від їх прояву залежить якість продукції, довготривалість роботи машин і механізмів, попередження техно­генних катастроф.

Ми розглянемо, унаслідок чого з’являються пружні деформації, їхні види, механічну напругу, відносне видовження або стискання деформованого ті­ла. Згадаємо закон Гука, дамо його новий математич­ний запис, введемо поняття модуля пружності Юнга.

У кістковій та м’язовій системах тіла людини дуже багато органів, які постійно піддаються де­формаціям, а тому треба завжди бути уважними, до­тримуватися правил безпеки, щоб не пошкодити їх.

На уроці кожен із вас уже самостійно викорис­тав свої знання під час написання фізичного дик­танту, зробив взаємоперевірку й поставив оцінку своєму товаришеві. Ми розв’яжемо задачу і в кінці уроку в групах відповімо на кілька питань за роз­глянутою темою.

IV. Вивчення нового матеріалу.

1. Актуалізація знань у процесі бесіди з учнями

  •      Пригадайте, яку природу мають сили взаємодії, між молекулами газу.
  •      Чому між молекулами й атомами діють одночасно і сили притягання, і сили відштовхування?
  •      Як змінюються сили взаємодії між молекула при збільшенні, зменшенні відстані між ним

2. Розповідь учителя

З елементами бесіди та використанням ППЗ «Навчальне програмне  забезпечення з фізики для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів», фрагмент «Види деформацій. Деформація розтягу — стиску. Закон Гука» до діаграми розтягу.

Учитель. Атоми чи молекули в кристалі перебувають у певному положенні рівноваги, в якому сили притягання й сили відштовхування з боку інших частинок однакові.

  • Що відбудеться, якщо якась зовнішня сила змістить частинку в бік від її положення рівноваги?
  •                  Нехай маємо стрижень завдовжки l0 (див. рисунок на дошці). Якщо до його нижнього кінця прикласти силу F, то його довжина стане дорівнювати l.
  •                  Чи змінилася відстань між атомами? Як саме?
  •                  Яка із сил (притягання чи відштовхування) перева­жатиме в даному випадку?

Рівнодійну між силами притягання й відштовхування, що діють між всіма атомами, називають силою пружності.

  • Який напрям має сила пружності?
  • Пригадайте з 9 класу закон Гука (Fпр = -кх).
  • Чому дорівнює видовження стрижня в даному випадку (див. рисунок на дошці)? (l-l0). Позначте видовження через ∆l і запишіть закон Гука (Fпр = -кх).

Історична довідка

Роберт Гук(18.07.1635 – 03.08.1703)— англійський фізик, член Лондонського королівського товариства (з 1663р.) і його секретар (1677-1683 рр.). Народився на острові Уайт. Навчався в Оксфордському університеті. Професор Лондонського університету (з 1665 р.)

 Автор наукових праць, що стосуються теплоти, пружності, оптики, небесної механіки. В історію науки увійшов як автор закону залежності сили пружності від деформації та жорсткості тіла. Разом із X. Гюйгенсом встановив (близько 1660 р.) постійні точки термометра – точкутанення льоду й точку кипіння води. Вдосконалив мікроскоп, що дозволило йому здійснити ряд мікроскопічних досліджень, зокрема спостерігати тонкі шари (мильні кульки, масляні плівки тощо) у світлових пучках, вивчати будову рослин. Останнє привело його до відкриття клітинної будови організмів. У 1680 р. дій­шов висновку, що сила тяжіння обернено пропорційна до квадрата відстані. Відома участь Р. Гука в будівництві Гринвічської обсерваторії, яке тривало майже тридцять років.Р. Гук є автором багатьох винаходів.

Жорсткість тіла k є величиною змінною й за­лежить від розмірів тіла. Таким чином, вона ха­рактеризує твердість тільки даного тіла, а отже, у таблицях її не вказують.

Проте існує інший коефіцієнт: якщо прикла­дену до стрижня силу F, що дорівнює за модулем силі Fпр, поділити на площу поперечного перерізустрижня S, то матимемо фізичну величину ϭ = ,яку називають механічною напругою й вимірюютьв одиницях                = 1 Па.


Механічна напруга — сила, яка припадає (діє) на одиницю площі, тому її одиниця вимірювання збігається з одиницею тиску.

Величину відношення абсолютного видовження стрижня АІ до його початкової довжини ∆l назива­ють відносним видовженням і позначають літерою Ɛ(іпсилон).

Дослідним шляхом встановлено, що напруга, яка виникає в тілі під час його деформації, про­порційна до відносного видовження: ϭ = ЕƐ, де Е — коефіцієнт пропорційності.

Ця формула й виражає закон Гука. Він фор­мулюється так: при малих пружних деформаціях механічна напруга прямо пропорційна відносному видовженню. Закон Гука можна записати ще в та­кому вигляді:

= Eабо F =.

Учні записують у зошитах.

Якщо формулу (1) порівняти з формулою Fпр = кх,то отримаємо

k= , E = ,

де Е — модуль пружності (модуль Юнга).

Історична довідка

Томас Юнг(13.06.1773 – 10.05.1829) англійський учений, один із засновників хвильової теорії світ­ла. Народився в місті Мілвертон. Навчався в Лондонсько­му, Единбурзькому та Гьотингенському університетах.

Захоплювався фізикою, зокрема оптикою та акустикою. З 1801р. — професор Королівського інституту, лікар, секретар Бюро довжин, секретар Лондонського королів­ського товариства, керував виданням «Морського ка­лендаря». В останні роки життя займався складанням єгипетського словника.

Праці вченого належать до різних галузей науки — оптики, акустики, теплоти, механіки, математики, астрономії, геофізики, філології, зоології тощо. Він пояс­нив явище акомодації ока зміною кривизни кришталика (1793р.). У 1801р. перший пояснив явище інтерференції світла й увів цей термін, відкрив інтерференцію ультра­фіолетових променів, розробив теорію кольорового зору.

У теорії пружності Юнгу належать дослідження де­формації зсуву, у 1807р. він увів характеристику пруж­ності — модуль Юнга.

Із формули закону Гука : ϭ = ЕƐвидно, що при : Ɛ = 1, тобто = 1, а отже, l = 1 коефіцієнтпружності дорівнює напрузі.

Інакше кажучи, модуль Юнга чисельно дорів­нює напрузі, при якій довжина деформованого тіла подвоюється.

3. Робота з підручником.

Знайти відповіді в § 29 на питання, якими бувають пружні деформації.

4. Бесіда за прочитаним.

  • Які існують види деформацій?
  • Що таке пружна деформація?
  • За якої умови відбувається деформація зсуву, крутіння?

Під час відповідей на питання учень демон­струє за допомогою пральної губки різні види де­формації.

V. Закріплення вивченого матеріалу.

1. Робота в групах

Учні класу об’єднуються в дві групи, готують по п’ять запитань із вивченої на уроці теми й зада­ють їх одна одній по черзі. Умова: питання задають різні учні групи. Якщо група не може відповісти на питання за виділений час (15секунд), відповідає група, яка задала питання, за що їй зараховується додатковий бал.

У підсумку змагань визначається більш актив­ні група.

Рекомендовані питання для першої групи

  1. Яка із сил (притягання чи відштовхування) переважає при розтягуванні тіла? (При розтя­гуванні тіла переважає сила притягання.)
  2. Як називається різниця між силами притяган­ня й відштовхування? (Різниця між силамипритягання й відштовхування називається силою пружності.)
  3. Які ви знаєте деформації залежно від фізичних властивостей тіла? (Залежно від фізичних влас­тивостей тіла деформації бувають пружними і пластичними.)
  4. Яка деформація називається пружною?(Пруж­ною називається деформація, при якій після припинення дії сили чи зняття навантаження тіло повністю відновлює свою форму і розміри.)
  5. Що таке механічна напруга? (Механічна на­пругаце сила, яка діє на одиницю площі пере­різу тіла перпендикулярно до цієї площини.)

Рекомендовані питання для другої групи:

  1. Що таке деформація тіла?(Під деформацією ті­ла розуміють зміну форми та розмірів тіла.)
  2. Сформулюйте закон Гука з 9-го класу. (При деформації пружних тіл їхній розтяг чи стиск прямо пропорційний силі, яка їх розтягує чи стискає.)
  3. Яка деформація називається пластичною?(Де­формація тіла називається пластичною, якщо виниклі зміни розмірів і форми тіла не зника­ють і після припинення дії зовнішньої сили.)
  4. Які ви знаєте пружні деформації?(Пружні де­формаціїце розтягнення (або стиснення) і зсув. До цих основних видів деформації зво­дяться всі інші, наприклад, прогин і крутіння.)
  5. Назвіть закон Гука та його нову формулу.(При малих деформаціях механічна напруга прямо пропорційна відносному видовженню. Формула: ϭ = ЕƐ,де Емодуль пружності, або його ще називають модулем Юнга.)

2. Розв’язання задачі

Задача. Які сили треба прикласти до кінців сталевого дроту довжиною 4 м і перерізом 0,5 мм2для його видовження на 2 мм? Модуль пружності сталі — 200 ГПа.

 

VI. Домашнє завдання.

Підручник вивчити § розв’язати задачу № 2 із вправи 7 (с. 89); середній рівень знань — розв’язати зад 5С8 і 5С9.

Творче завдання — скласти задачу з використанням закону Гука для знаходження механічної напруги або сили тиску чи розтягу.

Практичне завдання: визначити вагу тіла,яке може витримати запропонований карабін.

VII. Підсумок уроку.

Виділення головною, оцінювання знань та вмінь учнів. Висновки вчителя.

 

docx
Пов’язані теми
Фізика, 10 клас, Розробки уроків
До підручника
Фізика (академічний рівень) 10 клас (Бар’яхтар В.Г., Божинова Ф.Я.)
Додано
8 грудня 2018
Переглядів
784
Оцінка розробки
Відгуки відсутні
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку