Урок физики в 10 классе по теме: «Деформации и силы упругости»
Учитель: Водолазова Е.Н.
Цели урока:
Цели урока:
Образовательные: углубить и систематизировать знания о деформации твердых тел, сформулировать закон Гука, рассмотреть причинно-следственные связи между деформацией и силой упругости, на основе физического эксперимента вывести закон Гука; показать границы применимости данного закона;
развивающие – способствовать развитию навыков исследовательской деятельности, формирование физического мышления и представления о процессе научного познания;
воспитательные – прививать интерес к физике через эксперименты и опыты.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Оборудование: штативы с лапкой, спиральные пружины, набор грузов, цилиндры, линейка, губка.
Ход урока.
Актуализация знаний.
Мы несколько уроков назад начали изучать силы. Ответьте на вопросы:
Какие четыре типа сил вы знаете?
Какие силы относятся к гравитационным?
Как формулируется закон всемирного тяготения?
Что такое невесомость?
Что такое вес тела?
Экспериментальное исследование темы.
Обратимся к опытам: цилиндр на губке, цилиндр на резиновом жгуте, цилиндр на пружине.
Какие изменения произошли с телами? (изменение формы и объема тела) Как называется это физическое явление? Если я уберу цилиндры, что вы наблюдаете? Чем это можно объяснить? (появление силы, отличной от силы тяготения). Как называется эта сила? Итак, тема нашего урока «Деформация и силы упругости» А задачи нашего урока: рассмотреть виды деформации, выяснить особенности сил упругости, исследовать зависимость силы упругости от деформации.
Что же понимают под деформацией? Деформация – это изменение формы или объема тела. Возьмите ластик, нажмите на него пальцем. Какие слои ластика перемещаются? Перемещается ли нижний слой, лежащий на столе? Какой вид деформации вы наблюдаете? Сжатие. Какие еще изменения с телом можно отнести к деформациям? (Растяжение, изгиб, кручение, сдвиг) Что вы можете сказать о перемещении разных частей тела? Оно различно. Сделайте вывод о том, когда возникает деформация? Вывод: деформация возникает лишь в том случае, когда различные части тела совершают различные перемещения.
Измените форму кусочка пластилина. Действуют ли силы, возвращающие тело в положение равновесия, когда форма тела перестает изменяться? Существуют упругие и пластичные тела, в которых возникают соответствующие упругие и пластичные деформации.
Почему в наших опытах тела восстановили свою форму? При деформации возникают силы упругости. Дайте определение силы упругости (Сила, возникающая при деформации, препятствующая деформации, направлена в сторону восстановления прежних форм и размеров тела). В дальнейшем мы будем рассматривать силы упругости при самых простых деформациях – это растяжение и сжатие. Объясните причину возникновения силы упругости на основе молекулярного строения вещества. Причина возникновения силы упругости заключается в изменении расположения молекул при деформации. При изменении расстояния между атомами изменяются силы взаимодействия между ними, которые стремятся вернуть тело в исходное состояние. Поэтому силы упругости имеют электромагнитную природу.
Давайте исследуем зависимость силы упругости от деформации тела. Для этого воспользуйтесь пружиной и набором грузов. Грузы масса - 100г, вес -1 Н.
Проведём эксперимент: на штативе прикреплена пружина, отметьте первоначальное положение стрелки пружины, подвесьте к ней груз. Что происходит с системой? Он начнёт падать под действием силы тяжести и увлекает за собой конец пружины. Пружина деформируется, и появляется сила упругости, направленная вертикально вверх. Почему груз остановился? Когда сила упругости уравновесит силу тяжести, груз остановится. Удлинение пружины станет ∆l=l - l0= х. Записываем значения силы. Находим абсолютное значение х.
Проделайте опыт с 2, 3 грузами. Исследование №1. Работу выполняйте парами, полученные значения занесите в таблицу и постройте график зависимости силы упругости от удлинения.
Делаем вывод: во сколько раз изменяется сила упругости, во столько же раз изменится и удлинение пружины, т.е. сила упругости прямо пропорциональна удлинению. Впервые к такому выводу пришёл Роберт Гук, а потом этот вывод стали называть законом Гука. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом упругости или жесткостью. Закон Гука формулируется так (слайд): Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна удлинению пружины и направлена противоположно смещению частиц при деформации. Математическая запись такова (слайд) Закон выполняется только при упругих деформациях, когда тело способно вернуться в первоначальное состояние.
Обсуждение результатов фронтального эксперимента.
Особенности сил упругости:
а) они имеют электромагнитное происхождение;
б) всегда стремятся восстановить первоначальную форму тела;
в) линейная зависимость Fупр(x) проявляется при малых деформациях
F= - k·x –закон Гука, где
k-жесткость тела (Н/м),
x-удлинение тела (м).
Как можно измерить жесткость пружины? Предложите способ. Исследование №2.
Углубление знаний, умений.
Давайте вернемся к задачам, поставленным в начале урока.
Что же вы узнали о видах деформации?
Каковы особенности сил упругости?
Как зависит сила упругости от удлинения?
Давайте рассмотрим тестовые задания:
По результатам исследования построен график зависимости модуля силы упругости пружины от ее деформации. Каким будет удлинение пружины при подвешивании груза массой 2 кг?
8 см 2) 10 см 3) 12 см 4) 16 см
В процессе экспериментального исследования жесткости трех пружин получены данные, которые приведены в таблице
-
Сила (F, Н)
|
0
|
10
|
20
|
30
|
Деформация пружины 1 (∆l, см)
|
0
|
1
|
2
|
3
|
Деформация пружины 2 (∆l, см)
|
0
|
2
|
4
|
6
|
Деформация пружины 3 (∆l, см)
|
0
|
1,5
|
3
|
4,5
|
Жесткость пружины возрастает в такой последовательности:
1) 1,2,3 2) 1,3,2 3) 2,3,1 4) 3,1,2
Под действием груза пружина удлинилась на 1 см. Этот же груз подвесили к пружине с вдвое большей жесткостью. Удлинение пружины стало равным
0,25 см 2) 0,5 см 3) 1 см 4) 2 см
Дополнительное задание: самостоятельное выполнение теста.
Рефлексия.
Что оказалось для вас полезным?
Довольны ли вы своей деятельностью на уроке?
Домашнее задание. §36, 37, №163, 164.
| |
