Урок 36. Деформація тіла. Сила пружності. Закон Гука. Динамометр.

Урок  36                                                                                                                                      7 клас

Тема. Деформація тіла. Сила пружності. Закон Гука. Динамометр.                                                               Мета уроку: сформувати поняття деформації тіла та сили пружності; з'ясувати залежність сили пружності від деформації;

 розвивати критичне мислення;  

 розширювати політехнічний кругозір учнів.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Основні поняття: деформація, сила пружності, жорсткість, видовження, закон Гука,

динамометр.

Обладнання: м’яч, модель для демонстації деформацій, гумові шнури, набір пружин, пласти­лін, різні види динамометрів, мочалка, набір тягарців, штативи, портрет Р.Гука.

 

Хід уроку

Безумовно, усі наші знання починаються з досліду.

І.Кант

І. Організаційний етап

 Продзвенів уже дзвінок,

 Сповістив  він про урок.

 Тож і ми часу не гаймо

 Наш урок розпочинаймо.

ІІ. Актуалізація опорних знань

Вправа ,,Фізики-лірики“ 

 Щоб змінити швидкість тіла,

 Треба нам прикласти  … (силу).

ІІІ. Створення проблемної ситуації. Формулювання теми і завдань уроку

   1. Бесіда

• А які ще можуть бути наслідки дії сили на тіло? Наприклад, ударили ногою м’яч.

  Після відповідей учнів: м’яч деформується.

• Які ще приклади деформацій ви можете навести?   
• Як ви думаєте від чого залежить величина деформації тіла?

   2. Формулювання теми і завдань уроку

   навести?   

• Як ви думаєте від чого залежить величина деформації тіла?

   2. Формулювання теми і завдань уроку

ІV. Вивчення нового матеріалу

 1. Деформація.

          Деформація — зміна форми та (або) розмірів тіла.

2. Види деформації

а) за зміщенням частини тіла:

• розтягу;
• стиснення;
• згину,
• зсуву,
• кручення.

Демонстрація  деформацій розтягу, стиснення, зсуву, згину, кручення.

  б) за здатністю тіла до відновлення форми та розмірів:

• пружні;
• пластичні.

Демонстрація  пружних і пластичних деформацій.

Висновок:

• Деформації, які повністю зникають після припинення дії на тіло зовнішніх сил, називають пружними.
• Деформації, які зберігаються після припинення дії на тіло зовнішніх сил, називають пластичними.

3. Сила пружності  - це сила, яка прагне відновити той стан тіла, в якому воно пкркбувало до деформації.

Досліди з моделлю для демонстрації деформацій (виконують  по черзі учні і відповідають про те, що вони відчули

 1-й  учень – розтягнув модель;

 2-й – стиснув;

 3-ій – зігнув;

 4-й – спробував скрутити).

Учні відчули опір з боку  тіла на руку, тобто під час деформації на руки починає діяти сила, яка чинить опір дії  рук.

Сила пружності — це сила, яка виникає під час деформації тіла і напрямлена протилежно напрямку зміщення частин цього тіла в ході деформації.

Силу пружності позначають символом Fпруж.

 Одиницею сили в СІ є ньютон

СІ:   [Fпруж] = 1H

4.  Природа сил пружності.

Виникнення сили пружності пов'язане із силами взаємодії між молекулами. При деформації змінюється відстань між молекулами, а тому переважають або сили притягання (при розтягуванні тіла), або сили відштовхування (при стисканні тіла).

5. Сила нормальної реакції опори (N) та сила натягу підвісу (Т). Їхнє графічне зображення.

6. Закон Гука

 

• Роберт Гук,  проводячи досліди з різними тілами, встановив закон, який згодом отримав назву Закон Гука: У разі малих пружних деформацій сила пружності прямо пропорційна видовженню тіла і завжди намагається повернути тіло в недеформований стан:

_{Fпр = - kx,}

де  Fпруж – сила пружності; х – видовження тіла; k – жорсткість тіла, що деформується.

Знак « – » показує, що напрям сили пружності протилежний напряму зміщення  деформованого тіла.

Видовження х визначають за формулою х = |L - | = ΔL

• Фізичний зміст жорсткості тіла. Жорсткість тіла залежить від форми і розмірів тіла та матеріалу, з якого воно виготовлено. Чим більше значення k тим менша деформація тіла.

;        СІ:

— це жорсткість тіла, за видовження якого на 1 м виникає сила пружності 1 Н.

• Демонстрація залежності сили пружності від жорсткості тіла.

До 3-х пружини однакової довжини, що мають різну жорсткість, підвішують тягарці однакової маси. Абсолютні видовження цих пружин різні.

• Графічне представлення закону  Гука.

Оскільки сила пружності прямо пропорційна видовженню тіла, то графіком залежності є пряма. Чим більшою є жорсткість тіла, тим вище розташований графік.

                                            

    Червона частина прямої - відповідає деформації розтягу, блакитна - стиску.

7. Динамометр.

• «Динаміс» — грец. «сила». «Динамометр» — силомір — прилад для вимірювання сили.
• Історичні відомості

    Уперше динамометр — такий, яким ми його знаємо, — згадано в літописі «Харум-ель-хатеб», автором якого є давньоєгипетський учений та інженер Імхатеб (приблизно XV ст. до н. е.).

    Прилад складався з папірусової пластинки особливої обробки, матеріал якої нагадував сучасну пластмасу, каучукової пружини й ремінця з крокодилячової шкіри, тож його можна було носити із собою.

    Цей динамометр був виявлений у ході розкопок гробниці Імхатеба в 1914 р. Зараз прилад зберігається в Берлінському музеї єгипетської історії.

• Шкільний лабораторний динамометр складається з пружини 1, розтягування якої й показує нам силу, стрілки 2, що ковзає шкалою 3, планки-обмежувача 4, яка не дає розтягнутися пружині занадто сильно, і гачка 5, до якого підвішений вантаж.

 

   

• Визначення ціни поділки динамометрів.
• Демонстрація вимірювання сил динамометром.

V.  Фізкультхвилинка. 
А зараз уявіть собі, що ви всі – пружинки. Встаємо і кожний зобразить ті види деформації, які я називаю : розтягування, стискання, згин, кручення.

Зараз ви відчули на собі різні види деформації. Давайте тепер узагальнимо, які ж види деформації спостерігаються у різних частинах тіла людини ?

У хребті - ? (стискання або згин)

У нижніх кінцівках та ступнях ? (стискання)

У м’язах рук ? (розтягування)

У шиї під час повороту голови ? (кручення)

У поясничному відділі під час повороту ? (кручення)

А чи знаєте ви, які необоротні деформації у хребті людини можуть виникнути у підлітковому віці, якщо ви не будете слідкувати за своєю поставою ? Це сколіоз, кіфоз та лордоз.

Деформації хребта призводять до загального погіршення самопочуття, швидкої втомлюваності, до обмеження рухливості. Вони спричиняють біль у спині, порушення роботи нервової системи, серця та інших внутрішніх органів. Лордоз призводить до опущення та стиснення внутрішніх органів. Тому слідкуйте за своєю поставою,  правильно сидіть за партою.

 

VІ.  Вчимося розв’язувати задачі.

1. Експериментальна задача.  Визначити жорсткість пружини.

Експериментальні завдання «Залежність сили пружності від жорсткості тіла»

Для проведення досліду беруть пружини однакової довжини, що мають різну жорсткість. За підвішування вантажів однакової маси до пружин різної жорсткості порівнюють абсолютні видовження цих пружин.

2. Задача. Під дією сили 3 Н пружина видовжилася на 3 см. Чому дорівнює жорсткість пружини?

Дано:

F = 3 Н

x = 3 см = 0,03 м

     k – ?

Розв’язання

    F = F_пруж                           

   _{Fпр = kx,}

                  =

Відповідь: k = 100

 

3. Пам’ятка.

 Як розв’яжеш ти задачу,

 Зразу відповідь не став –

 Поміркуй собі добряче,

 Чи ти все зробив, як мав.

4. Задача.  Під час розтягування пружини на 5 см виникає сила пружності 120 Н. Яка сила виникає внаслідок розтягування цієї пружини на  8 см?

5. Задача. Том і Джері гралися з гумовою стрічкою.  Том розтягнув  її на 5 см, приклавши силу 2 Н.  Яку силу приклав  Джері, якщо він розтягнув її щна 3 см більше, ніж Том?

.

VІ.  Рефлексія

• Сила пружності в спорті (1 хв)

Написати якомога більше видів спорту, де спортсмени використовують силу пружності, щоб отримати перемогу (це лучники, стрибуни з шестом, тенісисти, стрибуни на батуті, волейболісти, баскетболісти, футболісти та ін…).

• Міні-виступ ,,Моє відкриття сьогодні“

 

VІІ.   Домашнє завдання.

Вивчити § 19;  вправа 19 (2, 3),

Бажаючим: підготувати інформацію про прояви сили пружності в живій природі, організмі людини.