Урок " Деформація. Сила пружності. Закон Гука"

Тема: Деформація. Сила пружності. Закон Гука. Вимірювання сил

Мета: сформувати знання про явище деформації, про причину виникнення сили пружності; пояснити принцип вимірювання сил за допомогою динамометра; розвивати творчі здібності учнів.

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

Обладнання: гумові шнури, шматочки пластиліну, різні види динамометрів, мочалка, вантаж.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

                           Головне, що визначає перемоги в житті:

          з інтересом здобувати всю широту знань;

                  учитися наполегливо, учитися завжди...

                                             М. Зелінський

І. Організаційний момент

Вітання з учнями, перевірка присутності учнів у класі та їх готовності до уроку.

ІІ. Перевірка домашнього завдання  

1.Пояснити задачу з домашнього завдання

Маса листочка, що падає з берези, - 1 г , а маса кота Яшки, що мріяв про пташок і впав із тієї самої берези, - 10 кг. Яка сила тяжіння діє на листочок та кота ? У скільки разів сила тяжіння, що діє на листочок, менша, ніж сила тяжіння, що діяла на кота, коли він падав?

ІІІ. Актуалізація опорних знань

Усне опитування.

•                         Яку силу називають силою тяжіння?
•                         Якою літерою позначається сила?
•                         Куди напрямлена сила тяжіння?
•                         За якою формулою можна обчислити силу тяжіння?
•                         В яких одиницях вимірюється сила?
•                         Яким приладом вимірюється сила?
•                         Чому дорівнює g?
•                          На яке тіло діє більша сила тяжіння: на пір'їну масою 1 г чи на камінчик масою 1 г?
•                         Чому м'яч, який кинуто вертикально вгору, падає на землю?
•                         Під дією якої сили падає дощ на землю?
•                         До чого прикладена сила тяжіння?
•                          У посудині з водою знаходиться два бруски однакової маси — сосновий та алюмінієвий. На який із них діє більша сила тяжіння?
•                          Чи перестала діяти сила тяжіння на Вовочку, який летить із даху будинку?
•                          Яка сила тяжіння діє на один кілограм картоплі, що висить у дядька Петра в сітці за вікном?
•                         Від чого залежить сила тяжіння?
•                         Хто відкрив закон всесвітнього тяжіння?
•                         Яка сила утримує тіла на поверхні Землі?
•                         В яких одиницях треба виражати масу, щоб обчислити силу тяжіння?

•                            Чому дорівнює сила тяжіння, що діє на ваше тіло?
•                            На людину діє сила тяжіння 800Н. Чому дорівнює її маса?

ІV.Оголошення теми та мети уроку.

V. Мотивація навчальної діяльності

Візьмемо мочалку і покладемо на неї брусок чи тягарець. Зверніть увагу, що мочалка прогнулася, тобто змінилася її форма, а тепер заберемо цей вантаж, Що відбулося з мочалкою і чому?

Отже, ми побачили, що виникла якась сила, яка відновила форму мочалки. Ця сила називається силою пружності, і сьогодні ми з вами ознайомимося з цією силою. Тема нашого уроку Деформація. Сила пружності. Закон Гука. Вимірювання сил. Динамометри

VІ. Сприйняття навчального матеріалу

1. Деформацією називається зміна форми або об'єму тіла.

Розтягніть гумовий шнур за кінці. Очевидно, частинки шнура змістилися одна відносно одної, шнур деформувався — став довшим і тоншим. Деформація виникає тоді, коли різні частинки тіла під дією сил переміщуються неоднаково.

Шнур після припинення на нього дії сил повертається у вихідний стан.

Деформації, які повністю зникають після припинення дії зовнішніх сил, називаються пружними.

Наприклад, гумовий шнур, пружина, мочалка.

Пластилін «не пам'ятає», яка форма у нього була раніше.

Деформації, які не зникають після припинення дії зовнішніх сил, називаються пластичними.

 Пластичній деформації піддаються віск, пластилін, глина, свинець .

     Існують такі ще види деформації: розтягу або стиснення, зсуву, згину, крутіння.

Тіл, які б не деформувалися, в природі не існує. Водночас часто доводиться мати справу з настільки малими деформаціями, що їх важко виявити. Наприклад, якщо наступити на цеглину, то її висота зменшиться приблизно на 0,0005 мм.

2. Сила, що виникає при пружних деформаціях, називається силою пружності.

Причиною виникнення сил пружності є взаємодія молекул тіла. На малих відстанях молекули відштовхуються, а на великих — притягуються. У недеформованому тілі молекули розташовані саме на такій відстані, на якій сили притягання і відштовхування зрівноважуються. Коли ми розтягуємо або стискаємо тіло, відстані між молекулами змінюються, тому починають переважати або сили притягання, або сили відштовхування. У результаті й виникає сила пружності, яка завжди напрямлена так, щоб зменшити величину деформації тіла.

3. Англійський природодослідник, учений та експериментатор Роберт Гук відкрив закон, названий його ім'ям.

Досліджуючи пружні деформації різних тіл, Гук виявив, що сила пружності пропорційна деформації тіла і спрямована завжди в протилежному до деформації напрямі.

 Закон Гука: у разі малих пружних деформацій розтягнення або стиснення сила пружності прямо пропорційна видовженню тіла і завжди намагається повернути тіло в недеформований стан.

                                             ,     де  (х = l – l₀)

де F_пр – сила пружності, х – видовження тіла, k – жорсткість тіла.

Видовження – це фізична величина, характеризує деформації розтягнення та стиснення і дорівнює зміні довжини тіла в результаті деформації.

Жорсткість тіла – це фізична величина, яка характеризує вплив самого тіла на деформацію при дії на нього сили.

Із закону Гука , одиницею жорсткості є 1Н/м.

Закон Гука можна проілюструвати за допомогою графіка ( мал.19.8, ст129. )

На графіку залежність сили пружності від деформації зображена прямою лінією, оскільки сила пропорційна деформації.

Історична довідка

Роберт Гук

Народився 18 липня 1635 року в містечку Фрешуотер на ан­глійському острові Уайт у родині настоятеля місцевої церкви, У дитинстві Р. Гук був дуже слабкою і хворобливою дитиною, й тому навчання він почав тільки в 14 років. Гук познайомився а математикою, філософією, вивчив грецьку мову і латину, навчився грати на органі. У 1653 р. вступив до Оксфордського університету і одразу ж став асистентом відомого вченого Роберта Бойля, з яким до кінця життя зберіг теплі відносини. Захоплювався не тільки фізикою, але й медициною, хімією, астрономією (відкрив зірки в сузір'ях Оріона й Трапеції; говорив про обертання Юпітера навколо своєї осі). У 1663 р. став членом Королівського наукового товариства. Гук курирував експериментальні дослідження і зобов'язаний був щотижня доповідати на засіданні товариства про два-три досягнення в галузі природничих наук, супроводжуючи розповідь демонстраціями. Коли «новинок » не вистачало, Гук сам придумував і проводив експерименти. І так протягом 35 років! Злі язики стверджували, що цілих 35 років Королівське наукове товариство тільки й існувало за рахунок робіт Гука. За характером Гук був нетовариською людиною. Приміром, не склалися відносини вченого з І. Ньютоном, хоча вони були майже ровесниками (Ньютон був усього на 7 років молодшим) і перебували в одному науковому товаристві. Іноді їхня взаємна ворожість переходила у відверту ворожнечу (після смерті Р. Гука, за розпорядженням І. Ньютона, були знищені всі інструменти, папери вченого і на­віть... його портрет). Помер вчений 3 березня 1703 року.

4. Обладнання: динамометри різних типів.

За величиною деформації тіла можна визначити величину сили пружності. Прилад для вимірювання сил називається динамометром. Яка ж будова динамометра?

Для градуювання (нанесення шкали) пружного динамометра використовується закон Гука.

За допомогою динамометра можна порівнювати сили за модулем, а також визначати напрям сили.

Розгляньте динамометри. Визначте ціну поділки шкали та максимальне значення сили, що можна ним виміряти.

А щоб закріпити свої знання ми розв’яжемо наступні задачі:

VIІ. Узагальнення знань

1. Розв'язати задачу біля дошки: щоб розтягнути пружину на 2 см, треба прикласти силу 10 Н. Яку силу треба прикласти до пружини, щоб розтягнути її на 6 см? .

2. Як визначити силу пружності, яка деформувала пружину жорсткістю 1500 Н/м, під дією   якої пружина видовжилася на 5 см?

3..Як за графіком залежності зміни

довжини гумового джгута від модуля прикладеної до нього сили визначити жорсткість

VIІI. Підсумок уроку

Узагальнення вивченого матеріалу.

1. Скласти схему «Види деформації».
2. Вправа «Мікрофон»

Учні опитують один одного за базовими запитаннями

•    Що таке деформація?
•    У яких випадках виникає деформація?
•    Які причини виникнення сили пружності?
•    Від чого залежить сила пружності?
•    Що характеризує жорсткість?
•    Як формулюється закон Гука?

•    Закручуємо шуруп – пружна деформація кручення,
•    Згинаються гілки дерев під час вітру – пружна деформація згину,
•    Пересуваємо меблі – пружна деформація зсуву,
•    Ліпимо з пластиліну – пластична деформація.

ІХ. Домашнє завдання

Вивчити параграф 19, розв'язати  впр.19 (3,5,6)