Тема: Деформация. Закон Гука. Динамометр
Цели: Обучающая: ввести понятие силы упругости, выяснить зависимость силы упругости от деформации, объяснить устройство и принцип действия динамометра.
Развивающая: продолжить формирование умений наблюдать и объяснять физические явления; проводить эксперимент на простейшем оборудовании.
Ход урока
I. Организационный момент (5 минут)
II. Проверка домашнего задания. (Мозговой штурм) (7 минут)
1. В чем проявляется действие одного тела на другое?
2. Как в физике понимают слово «сила»?
3. Как влияет сила на характер движения тела?
4. Чем характеризуется сила?
5. Как графически изображена сила?
6. Что принято за единицу силы
7. Какую силу называют 1 Н?
III. Изучение нового материала (20 минут)
Законы динамики справедливы для любого фундаментального взаимодействия:
1. Гравитационного
2. Слабого
3. Электромагнитного
4. Сильного
Электромагнитные и гравитационные взаимодействия являются дальнодействующими, поэтому именно они определяют характер макроскопического движения от молекулярного уровня до масштабов Вселенной.
Все механические явления в макромире определяются электромагнитными и гравитационными взаимодействиями.
Среди сил электромагнитной природы влияние на механическое движение тела оказывают две силы упругости и трения.
Давайте определим условия возникновения силы упругости.
Эксперимент 1
Возьмите пружину и растяните ее руками, затем отпустите: пружина стремится вернуться в положение равновесия.
Эксперимент 2
Теперь сожмите пружину. После того как ее отпустите, она вернется в первоначальное положение.
- Благодаря какой силе пружина возвращается в первоначальное положение? {Это происходит под действием силы упругости.)
- Скажите, какое условие необходимо, чтобы была сила упругости? (Тело должно быть деформировано.)
При исчезновении деформации исчезают силы упругости. Твердые тела сохраняют свой объем и форму, при любой попытке их деформировать, возникают силы упругости. Попробуйте сжать жидкость в бутылке. Сила упругости не замедлит сказаться. Возникает сила упругости при сжатии в насосе воздуха.
Вывод: сила упругости возникает всегда при попытке изменить объем или форму твердого тела, объема жидкости, при сжатии газа.
Деформация тела возникает лишь в том случае, когда различные части тела совершают различные перемещения.
Рассмотрим возникновение сил упругости в твердом кристаллическом теле. В таких телах атомы располагаются упорядоченно, силы притягивания и отталкивания компенсируют друг друга.
При увеличении межатомного расстояния (растягивание пружины) атомы притягиваются друг к другу (пружина стремится сжаться). При уменьшении расстояния атомы отталкиваются.
Воздействие тела на опору (чайник стоит на столе, давит на стол) приводит к ее сжатию. При этом возникает встречная сила - сила упругости (сила реакции опоры).
При малых деформациях тел связь силы упругости с величиной деформации проста. Она была открыта экспериментально английским физиком Робертом Гуком, современником Ньютона.
Сила упругости, возникающая при растяжении или сжатии тела, пропорциональна его удлинению. F= kx, где x – удлинение тела
K –жесткость тела (пружины)
Жесткость зависит от формы, размеров и материала, из которого изготовлено тело (пружина).
Вопрос: действует ли деформированное тело, например гиря, на линейку?
IV. Закрепление изученного (13 минут)
Учащиеся самостоятельно читают закон Гука и отвечают на следующие вопросы:
1. Сформулируйте закон Гука.
2. Каков физический смысл жесткости пружины?
3. Что обозначает «k»?
4. Определите границы применимости.
Расчетный задачи:
1. Какая максимальная сила возникает при столкновении двух вагонов, если буферные пружины сжались на 4 см. Жесткость пружины 8000 Н/ м?
2. Определите жесткость пружины диаметра, если под действием силы 80Н она удлинилась на 5 см?
3. Под действием силы 320 Н пружина амортизатора сжалась на 9 мм. На сколько миллиметров сожмется пружина при нагрузке 1,6 км?
Домашнее задание
§ 26-27. Упражнение 12
