Урок 7 клас. Закон Гука.

Урок №

Клас 7

Тема:  Сила пружності. Закон Гука.

Мета: Формувати в учнів знання про силу пружності та закон Гука, коефіцієнт жорсткості.; розвивати логічне мислення, науковий світогляд, навички групової роботи, комунікативні навички; виховувати почуття колективізму, відповідальне ставлення до уроку, зацікавленість фізикою та технікою, старанність, охайність.

Форма проведення: Урок - проект..

Обладнання і посібники: роздаткові картки з теоретичним матеріалом, схеми дослідів, малюнки, ватман, кольорові олівці, кольоровий папір, клей, маркери заготовка шкали, опитувальник, стікери.

Хід уроку.

1 Організаційна частина.

2 Активізація пізнавальної діяльності учнів (пропонуємо учням назвати слова асоціації до теми):

Утворюється «Асоціативний кущ» Пропонуємо обгрунтуваня кожного слова: формулювання законів

3. Мотивація навчальної діяльності. Отже, ви дійсно багато знаєте з даної теми. Але на сьогоднішньому уроці більш додамо до нашого куща, ще одну гілочку, пов’язану з силою, а яку саме дізнаємось з досліду.

Дослід з лінійкою і гирею. Отже, виникає якась сила, яка протидіє силі тяжіння. Тому мета нашого уроку дізнатись все про цю силу та її властивості. Тому тема нашого уроку: «Сила пружності. Закон Гука.»

4.Індивідуальна робота. Кожен учень самостійно вивчає запропонований матеріал, який отримує від вчителя разом з опитувальником.

Опитувальник

1. Що таке деформація?
2. Яких видів деформацій може набувати людське тіло?
3. За яких умов виникають сили пружності?
4. Яка природа сил пружності?
5. Які особливості сил пружності?
6. За яких умов виникають деформації?
7. У чому сутність закону Гука?
8. Що означає знак «-» в Законі Гука?
9. Що таке жорсткість тіла?
10.                Що таке реакція опори (підвісу) і як вона напрямлена?

5.Організаційний момент(поділ на групи, обрання назви групи, розподіл обов’язків). Найсуттєвішим тут є розподіл ролей: “спікер” – керівник групи (слідкує за регламентом під час обговорення, зачитує завдання, визначає доповідача, заохочує групу до роботи), “посередник” (стежить за часом, заохочує групу до роботи), “доповідач” (чітко висловлює думку групи, доповідає про результати роботи групи).

6. Вивчення нового матеріалу (кожна група працює самостійно над матеріалом).

 І група Спостерігаємо деформацію тіл Ви вже знаєте: якщо на тіло діє сила, воно починає змінювати швидкість свого руху. Але є ще один наслідок дії сили на тіло — це деформація, тобто зміна форми тіла (рис. 1).               Деформація тіл під впливом зовнішніх сил відбувається буквально на кожному кроці: стаємо на дошку, яка перекинута з одного берега струмка на другий, — дошка прогинається, затягуємо викруткою шуруп — відбувається кручення викрутки, настроюємо гітару — розтягумо струни (рис.2).Увага! Деформація - зміна форми або об’єму тіла.

1. Розтягу.( Відчувають троси, канати, ланцюги.) рис3.
2. Стиску. (Відчувають стовпи, колони стіни, фундаменти) рис.4
3. Зсуву відбувається при  зміщення шарів тіла один відносно одного. ( Відчувають балки, болти, при нарізанні продуктів зсув призводить до зрізу)
4. Згин.
5. Кручення.

ІІ класифікація

1.        якщо сила, прикладена до вільного кінця струни, гуми, пружини є не дуже великою, то після припинення дії, сили струна повертається у вихідний стан, тобто відновлює початкову довжину. Такі деформації отримали у фізиці назву пружних.
2.         За умови певного збільшення сили, що розтягує струну, деформація перестає бути пружною, тобто після припинення дії сили струна не повертається до початкової довжини. Такі деформації отримали назву пластичних

ІІ група. Сила пружності та її природа

Досліджуємо природу сили пружності У тілі в разі деформації обов'язково виникає сила, що протидіє зовнішньому впливу, (рис. 1) який деформує тіло. Цю силу називають силою пружності ).

Силу пружності позначають символом F_пруж . Сила пружності напрямлена в бік, протилежний напрямку зміщення частин тіла під час деформації.

Природа сил пружності — електромагнітна. Ця сила зумовлена взаємодією молекул та атомів, з яких вони й утворюються (позитивно заряджені протони, які входять до складу ядер атомів, та електрони, що рухаються навколо ядер).

Сили взаємодії між молекулами й атомами мають таку особливість: зі збільшенням відстані між ними вони є силами притягання, а зі зменшенням — силами відштовхування. Цим і пояснюються виникнення сил пружності та напрямки їх дії.

Сили, що виникають у разі зміни положення однієї частинки відносно інших, дуже малі. Однак, коли ми деформуємо тіло, змінюється взаємне розташування великої кількості частинок і додавання цих сил дає помітну рівнодійну, яка протидіє деформації тіла. Це і є сила пружності. Сила пружності напрямлена перпендикулярно (нормально) до поверхні стикання тіл, а у разі деформованих тіл (стержнів, пружин, ниток, тросів тощо) — вздовж їх осей.

ІІІ група  Дослід та закон Роберта Гука.

Наукове дослідження процесу розтягування тіл було розпочато Робертом Гуком (рис. 1) у XVII ст. Для своїх дослідів Гук скористався струною, один кінець якої був жорстко закріплений. Ученому вдалося з'ясувати таке: якщо сила, прикладена до вільного кінця струни, є не дуже великою, то після припинення дії, сили струна повертається у вихідний стан. Вимірюючи, на скільки струна видовжується під впливом різних за значенням сил. Гук побудував графічну залежність( рис.2) та виявив: у разі пружних деформацій видовження струни пропорційно прикладеній силі. Він також з'ясував: якщо струну замінити на інше тіло, наприклад пружину, і зовнішньою силою розтягувати (стискати) його, але результат буде таким самим.

Дослід Гука можна повторити прямо в класі і на власні очі пересвідчитись в результаті

Таким чином, Гук визначив залежність сили пружності від видовження або зменшення довжини тіл.

УВАГА! Цю залежність назвали законом Гука:

У разі пружних деформацій тіла виникає сила пружності, яка прямо пропорційна зміні довжини тіла і діє у напрямку, протилежному напрямку зміщення частин тіла під час деформації:

Де F_пруж — сила пружності; k — коефіцієнт пропорційності, який називають жорсткістю тіла; х — відстань, на яку розтягується або стискається тіло під час деформації. Оскільки сила пружності прямо пропорційна зміні довжини тіла, графіком залежності F (х) є пряма (рис. 1).

У векторній формі закон запишеться так: F=-kx.. Знак «—» показує, що напрям сили пружності протилежний напряму зміщення краю деформованого тіла.

Із закону Гука можна отримати формулу для розрахунку жорсткості тіла:  k -   (зробіть це самостійно)

Одиницею жорсткості в СІ є ньютон на метр (Н/м).

Жорсткість залежить від розмірів деформованого тіла та матеріалів з яких воно виготовлено і в жодному разі не визначається зовнішніми навантаженнями.

ІV. група. Сила нормальної реакції опори.

Якщо у полі сили тяжіння до пружини підвісити тіло (рис.1), то під дією сили тяжіння воно буде опускатися. У пружині виникне сила пружності, що поступово зростатиме. Коли сила пружності дорівнюватиме силі тяжіння (F_np = mg), то тіло перебуватиме у стані. спокою. Обидві розглянуті сили прикладені до тіла і спрямовані у протилежних напрямках. У стані рівноваги тіла їхня рівнодійна дорівнюватиме нулю. Наприклад, коли людина сідає на лаву, то лава прогинається.

Силу пружності, що діє на тіло з боку опори або підвісу, називають силою нормальної реакції опори.

Слово «нормальний» застосовується тому, що йдеться про напрямок уздовж так званої нормалі — прямої, яка перпендикулярна до поверхні опори Позначається вона буквою N. За ІІІ законом Ньютона ця сила дорівнює силі з якою тіло діє на опору чи підвіс. F=N , а у векторній N= -F. ( рис.2) (знак «-» вказує на протилежність напрямків сил)

7. Захист проектів (виступ учнів на запропоновану тему, запитання інших груп, тощо).

8. Закріплення вивченого матеріалу (проходить у вигляді запитань і відповідей між групами). При наявності часу пропонуємо учням задачу. З видовженням пружини на 0,12 м виникла   сила   пружності   0,004 кН.   На скільки   треба   подовжити   пружину, щоб сила пружності дорівнювала 10 Н?

9. Підсумок (обговорення та виставлення оцінок). Отже, на сьогоднішньому уроці ви дізналися про розвиток науки щодо вивчення даного питання. На подальших уроках ми більш детально ознайомимося з особливостями протікання електричного струму в інших середовищах. А тепер кожен з вас нехай, залежно від того на скільки сподобалась вам наша робота, розмістить свій  зірку знань (стікер) на зоряному небі пізнання.

10. Домашнє завдання. Опрацювати §_25__ л/р №2, підібрати цікаві данні з біографії вченого. Підготувати повідомлення про використання пружних властивостей матеріалів.

І група Спостерігаємо деформацію тіл Ви вже знаєте: якщо на тіло діє сила, воно починає змінювати швидкість свого руху. Але є ще один наслідок дії сили на тіло — це деформація, тобто зміна форми тіла (рис. 1).               Деформація тіл під впливом зовнішніх сил відбувається буквально на кожному кроці: стаємо на дошку, яка перекинута з одного берега струмка на другий, — дошка прогинається, затягуємо викруткою шуруп — відбувається кручення викрутки, настроюємо гітару — розтягумо струни (рис.2).Увага! Деформація - зміна форми або об’єму тіла.

ІІ класифікація

1 якщо сила, прикладена до вільного кінця струни, гуми, пружини є не дуже великою, то після припинення дії, сили струна повертається у вихідний стан, тобто відновлює початкову довжину. Такі деформації отримали у фізиці назву пружних.

2За умови певного збільшення сили, що розтягує струну, деформація перестає бути пружною, тобто після припинення дії сили струна не повертається до початкової довжини. Такі деформації отримали назву пластичних

І група Спостерігаємо деформацію тіл Ви вже знаєте: якщо на тіло діє сила, воно починає змінювати швидкість свого руху. Але є ще один наслідок дії сили на тіло — це деформація, тобто зміна форми тіла (рис. 1).               Деформація тіл під впливом зовнішніх сил відбувається буквально на кожному кроці: стаємо на дошку, яка перекинута з одного берега струмка на другий, — дошка прогинається, затягуємо викруткою шуруп — відбувається кручення викрутки, настроюємо гітару — розтягумо струни (рис.2).Увага! Деформація - зміна форми або об’єму тіла.

ІІ класифікація

1 якщо сила, прикладена до вільного кінця струни, гуми, пружини є не дуже великою, то після припинення дії, сили струна повертається у вихідний стан, тобто відновлює початкову довжину. Такі деформації отримали у фізиці назву пружних.

2За умови певного збільшення сили, що розтягує струну, деформація перестає бути пружною, тобто після припинення дії сили струна не повертається до початкової довжини. Такі деформації отримали назву пластичних

ІІ група. Сила пружності та її природа

Досліджуємо природу сили пружності У тілі в разі деформації обов'язково виникає сила, що протидіє зовнішньому впливу, (рис. 1) який деформує тіло. Цю силу називають силою пружності ).

Силу пружності позначають символом F_пруж . Сила пружності напрямлена в бік, протилежний напрямку зміщення частин тіла під час деформації.

.

Природа сил пружності — електромагнітна. Ця сила зумовлена взаємодією молекул та атомів, з яких вони й утворюються (позитивно заряджені протони, які входять до складу ядер атомів, та електрони, що рухаються навколо ядер).

Сили взаємодії між молекулами й атомами мають таку особливість: зі збільшенням відстані між ними вони є силами притягання, а зі зменшенням — силами відштовхування. Цим і пояснюються виникнення сил пружності та напрямки їх дії.

Сили, що виникають у разі зміни положення однієї частинки відносно інших, дуже малі. Однак, коли ми деформуємо тіло, змінюється взаємне розташування великої кількості частинок і додавання цих сил дає помітну рівнодійну, яка протидіє деформації тіла. Це і є сила пружності. Сила пружності напрямлена перпендикулярно (нормально) до поверхні стикання тіл, а у разі деформованих тіл (стержнів, пружин, ниток, тросів тощо) — вздовж їх осей.

ІІ група. Сила пружності та її природа

Досліджуємо природу сили пружності У тілі в разі деформації обов'язково виникає сила, що протидіє зовнішньому впливу, (рис. 1) який деформує тіло. Цю силу називають силою пружності ).

Силу пружності позначають символом F_пруж . Сила пружності напрямлена в бік, протилежний напрямку зміщення частин тіла під час деформації.

.

Природа сил пружності — електромагнітна. Ця сила зумовлена взаємодією молекул та атомів, з яких вони й утворюються (позитивно заряджені протони, які входять до складу ядер атомів, та електрони, що рухаються навколо ядер).

Сили взаємодії між молекулами й атомами мають таку особливість: зі збільшенням відстані між ними вони є силами притягання, а зі зменшенням — силами відштовхування. Цим і пояснюються виникнення сил пружності та напрямки їх дії.

Сили, що виникають у разі зміни положення однієї частинки відносно інших, дуже малі. Однак, коли ми деформуємо тіло, змінюється взаємне розташування великої кількості частинок і додавання цих сил дає помітну рівнодійну, яка протидіє деформації тіла. Це і є сила пружності. Сила пружності напрямлена перпендикулярно (нормально) до поверхні стикання тіл, а у разі деформованих тіл (стержнів, пружин, ниток, тросів тощо) — вздовж їх осей.

ІІІ група  Дослід та закон Роберта Гука.

Наукове дослідження процесу розтягування тіл було розпочато Робертом Гуком (рис. 1) у XVII ст. Для своїх дослідів Гук скористався струною, один кінець якої був жорстко закріплений. Ученому вдалося з'ясувати таке: якщо сила, прикладена до вільного кінця струни, є не дуже великою, то після припинення дії, сили струна повертається у вихідний стан. Вимірюючи, на скільки струна видовжується під впливом різних за значенням сил. Гук побудував графічну залежність( рис.2) та виявив: у разі пружних деформацій видовження струни пропорційно прикладеній силі. Він також з'ясував: якщо струну замінити на інше тіло, наприклад пружину, і зовнішньою силою розтягувати (стискати) його, але результат буде таким самим.

Дослід Гука можна повторити прямо в класі і на власні очі пересвідчитись в результаті

Таким чином, Гук визначив залежність сили пружності від видовження або зменшення довжини тіл.

УВАГА! Цю залежність назвали законом Гука:

У разі пружних деформацій тіла виникає сила пружності, яка прямо пропорційна зміні довжини тіла і діє у напрямку, протилежному напрямку зміщення частин тіла під час деформації:

Де, F_пруж — сила пружності; k — коефіцієнт пропорційності, який називають жорсткістю тіла; х — відстань, на яку розтягується або стискається тіло під час деформації. Оскільки сила пружності прямо пропорційна зміні довжини тіла, графіком залежності F (х) є пряма (рис. 1).

У векторній формі закон запишеться так: F=-kx.. Знак «—» показує, що напрям сили пружності протилежний напряму зміщення краю деформованого тіла.

Із закону Гука можна отримати формулу для розрахунку жорсткості тіла:  k -   (зробіть це самостійно)

Одиницею жорсткості в СІ є ньютон на метр (Н/м).

Жорсткість залежить від розмірів деформованого тіла та матеріалів з яких воно виготовлено і в жодному разі не визначається зовнішніми навантаженнями.

ІІІ група  Дослід та закон Роберта Гука.

Наукове дослідження процесу розтягування тіл було розпочато Робертом Гуком (рис. 1) у XVII ст. Для своїх дослідів Гук скористався струною, один кінець якої був жорстко закріплений. Ученому вдалося з'ясувати таке: якщо сила, прикладена до вільного кінця струни, є не дуже великою, то після припинення дії, сили струна повертається у вихідний стан. Вимірюючи, на скільки струна видовжується під впливом різних за значенням сил. Гук побудував графічну залежність( рис.2) та виявив: у разі пружних деформацій видовження струни пропорційно прикладеній силі. Він також з'ясував: якщо струну замінити на інше тіло, наприклад пружину, і зовнішньою силою розтягувати (стискати) його, але результат буде таким самим.

Дослід Гука можна повторити прямо в класі і на власні очі пересвідчитись в результаті

Таким чином, Гук визначив залежність сили пружності від видовження або зменшення довжини тіл.

УВАГА! Цю залежність назвали законом Гука:

У разі пружних деформацій тіла виникає сила пружності, яка прямо пропорційна зміні довжини тіла і діє у напрямку, протилежному напрямку зміщення частин тіла під час деформації:

Де, F_пруж — сила пружності; k — коефіцієнт пропорційності, який називають жорсткістю тіла; х — відстань, на яку розтягується або стискається тіло під час деформації. Оскільки сила пружності прямо пропорційна зміні довжини тіла, графіком залежності F (х) є пряма (рис. 1).

У векторній формі закон запишеться так: F=-kx.. Знак «—» показує, що напрям сили пружності протилежний напряму зміщення краю деформованого тіла.

Із закону Гука можна отримати формулу для розрахунку жорсткості тіла:  k -   (зробіть це самостійно)

Одиницею жорсткості в СІ є ньютон на метр (Н/м).

Жорсткість залежить від розмірів деформованого тіла та матеріалів з яких воно виготовлено і в жодному разі не визначається зовнішніми навантаженнями.

ІV. група. Сила нормальної реакції опори.

Якщо у полі сили тяжіння до пружини підвісити тіло (рис.1), то під дією сили тяжіння воно буде опускатися. У пружині виникне сила пружності, що поступово зростатиме. Коли сила пружності дорівнюватиме силі тяжіння (F_np = mg), то тіло перебуватиме у стані. спокою. Обидві розглянуті сили прикладені до тіла і спрямовані у протилежних напрямках. У стані рівноваги тіла їхня рівнодійна дорівнюватиме нулю. Наприклад, коли людина сідає на лаву, то лава прогинається.

Силу пружності, що діє на тіло з боку опори або підвісу, називають силою нормальної реакції опори.

Слово «нормальний» застосовується тому, що йдеться про напрямок уздовж так званої нормалі — прямої, яка перпендикулярна до поверхні опори Позначається вона буквою N. За ІІІ законом Ньютона ця сила дорівнює силі з якою тіло діє на опору чи підвіс. F=N , а у векторній N= -F. ( рис.2) (знак «-» вказує на протилежність напрямків сил)

ІV. група. Сила нормальної реакції опори.

Якщо у полі сили тяжіння до пружини підвісити тіло (рис.1), то під дією сили тяжіння воно буде опускатися. У пружині виникне сила пружності, що поступово зростатиме. Коли сила пружності дорівнюватиме силі тяжіння (F_np = mg), то тіло перебуватиме у стані. спокою. Обидві розглянуті сили прикладені до тіла і спрямовані у протилежних напрямках. У стані рівноваги тіла їхня рівнодійна дорівнюватиме нулю. Наприклад, коли людина сідає на лаву, то лава прогинається.

Силу пружності, що діє на тіло з боку опори або підвісу, називають силою нормальної реакції опори.

Слово «нормальний» застосовується тому, що йдеться про напрямок уздовж так званої нормалі — прямої, яка перпендикулярна до поверхні опори Позначається вона буквою N. За ІІІ законом Ньютона ця сила дорівнює силі з якою тіло діє на опору чи підвіс. F=N , а у векторній N= -F. ( рис.2) (знак «-» вказує на протилежність напрямків сил)