Види деформації. Сила пружності. Закон Гука
Мета : сформувати знання про явище деформації, про причину виникнення сили пружності; з’ясувати залежність сили пружності від деформації; розвивати логічне мислення, творчі здібності.
Тип уроку : комбінований.
Унаочнення : демонстрування явища деформації, залежності сили пружності від деформації.
Обладнання : пружини різної жорсткості, важки. штатив.
Очікувані результати
Після уроку учні:
– будуть знати про явища деформації, про причину виникнення сили пружності, залежність сили пружності від деформації;
–
ХІД УРОКУ
I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП
II. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ УЧНІВ
Тестові завдання
1. Продовжити твердження.
Сила – це фізична величина, що…
2. Позначити одиницю сили.
А 1 кг;
Б 1 с;
В 1 м;
Г 1 Н;
Д 1 Н • м.
3. Позначити невекторні величини.
А Маса;
Б час;
В довжина;
Г сила;
Д координата;
Є швидкість.
4. Позначити, від чого залежить результат дії сили.
А Від модуля сили і точки прикладання;
Б тільки від модуля сили;
В від модуля сили, напрямку і точки прикладання;
Г від модуля сили і напрямку;
Д тільки від напрямку.
5.
6. Позначити формулу для визначення рівнодійної сил, зображених на рисунку.
7. Визначити, чому може дорівнювати рівнодійна двох сил: 2 Н та 10 Н. Розглянути всі можливі варіанти. Зобразити графічно.
III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
– Покладімо на пружину гирю. Зверніть увагу, що пружина при цьому стискається, тобто змінює форму і розміри. А тепер заберімо вантаж. Що відбулося з пружиною і чому? Отже, ми побачили, що виникла якась сила, яка відновила форму та розміри пружини. Ця сила називається силою пружності, і сьогодні ми з нею ознайомимось.
IV. СПРИЙНЯТТЯ ТА ЗАСВОЄННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Деформації. Види деформації
– Відомо, що тверді тіла зберігають свою форму та об’єм. Однак під час взаємодії з іншими тілами вони можуть змінювати свою форму та об’єм, тобто деформуватися.
Будь-які зміни форми розмірів і об’єму тіла називаються деформаціями. Розрізняють такі види деформацій: Розтягу (стискання), згину, зсуву, кручення.
Деформація триває доти, доки сили пружності не зрівноважать зовнішню силу і рух частинок не припиниться.
У деформованому тілі виникають сили пружності, які в межах пружної деформації здатні повернути тіло у попередній стан. Ці сили зумовлені міжатомними та міжмолекулярними взаємодіями.
Розрізняють пружну і пластичну (непружну) деформації. Деформацію називають Пружною, якщо після зняття навантаження відновлюються повністю форма і розміри тіла.
Деформація, у результаті якої зміна форми і розмірів тіла не зникає після припинення дії зовнішніх сил, називається Пластичною.
Характер деформації залежить і від навантаження на тіло, і від тривалості дії сили, а також від матеріалу, з якого виготовлене тіло. Так, якщо пружину стиснути і відпустити, вона набуває попередніх форми і розмірів; тривале стискання (розтяг) пружини призводить до втрати нею пружних властивостей.
Тіл, які б не деформувалися, у природі не існує. Часто доводиться мати справу з настільки малими деформаціями, що їх важко виявити. Так, якщо наступити на цеглину, то її висота зменшиться на 0,0005 мм. Ми не помічаємо, як прогинається стіл під книжкою.
2. Сили пружності
Сила пружності – це сила, яка виникає під час деформації тіла, тобто зміни його форми та розмірів.
Сила пружності належить до класу електромагнітних сил. Вона напрямлена протилежно напряму переміщення частинок тіла під час деформації.
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 розтягують або стискають тіло, відстані між молекулами змінюються, тому починають переважати або сили притягання, або сили відштовхування.
3. Закон Гука
Кількісне співвідношення між силою пружності й величиною деформації тіла можна знайти за допомогою досліду. Спочатку слід підвісити до пружини один важок і виміряти видовження пружини в положенні, коли сила пружності компенсує силу тяжіння, що діє на важок. Потім виміряти видовження пружини, підвісивши до пружини два важки. У цьому випадку сила пружності є вдвічі більшою, бо вона компенсує силу тяжіння, що діє на два однакових важки. Той же дослід повторити з трьома важками. На підставі результатів, отриманих під час проведення дослідів, зробимо висновок: Видовження пружини є пропорційним силі пружності. Тому це співвідношення називається законом Гука.
Досліджуючи пружні деформації різних тіл, він виявив, що під час пружних деформацій тіл їх видовження чи скорочення прямо пропорційні силі, яка їх розтягує або стискає: Fпр = – kx, де k – коефіцієнт пропорційності, який називається жорсткістю, характеризує здатність тіла чи конструкції протидіяти деформації, x – абсолютна деформація (лінійне видовження чи стиснення тіла).
Одиницею жорсткості в СІ є 1 Н/м.
Чим більша жорсткість тіла, тим менше воно змінює власну довжину під дією даної сили.
Силу пружності, що діє на тіло з боку опори, часто називають Силою нормальної реакції опори і позначають N.
V. ОСМИСЛЕННЯ ОБ’ЄКТИВНИХ ЗВ’ЯЗКІВ
Задачі, розв’язувані на уроці
1. Зобразіть графічно силу пружності, яка діє на брусок, що лежить на столі. До чого прикладена сила пружності?
2. До пружини підвісили важок масою 500 г. Чому дорівнює сила пружності, що виникає в пружині динамометра? Зобразіть цю силу графічно.
3. Сила 20 Н розтягує пружину на 4 см. Яка сила розтягує пружину на 7 см?
VI. ПІДСУМКИ УРОКУ
1. Бліцопитування
1. Що таке деформація?
2. У яких випадках виникає деформація?
3. За яких умов виникає сила пружності?
4. Якими є причини виникнення сили пружності?
5. Від чого залежить сила пружності?
2. Вправа “Своя опора”
Учні самостійно складають опорний конспект вивченої теми.
– Сила пружності виникає під час деформації тіла і напрямлена так, щоб зменшити величину деформації тіла.
– Причиною виникнення сили пружності є взаємодія молекул тіла.
– Закон Гука: сила пружності за модулем за пружної деформації прямо пропорційна видовженню тіла (пружини) Fпр = – kx.
VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
Опрацювати відповідний параграф підручника, виконати задачі та вправи до параграфа.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...