Цель урока: выяснить природу силы упругости, сформулировать закон Гука.
Задачи:
- обучающие: сформировать знанияо деформации, силе упругости; вывести закон Гука; сформировать способности применять закон Гука при решении задач.
- развивающие: продолжить формирование у учащихся представлений о разнообразии сил в природе, развивать умение наблюдать и объяснять физические явления; проводить эксперимент, делать выводы;
- воспитательные: продолжить формирование навыков коллективной и самостоятельной работы, развивать чувства товарищеской взаимопомощи, ответственности за проделанную работу.
Оборудование: компьютер, экран, мультимедиапроектор, Презентация, 4 штатива с муфтами и лапками, набор грузов по 1Н, 2 разные пружины, 2 разные резинки, прибор для демонстрации видов деформации, резиновые и пластилиновые игрушки, губка, эспандер, гибкие металлические или пластмассовые линейки, 12 полосок бумаги шириной 6-7 см, карточки с заданиями.
Предварительная подготовка: разделить учащихся на 4 группы.
Ход урока
I. Актуализация знаний.
Слайд 2
- Какая сила действует на все тела, находящиеся на Земле?
- Какая сила действует на снег, лежащий на крыше дома; на человека, лежащего в гамаке; на груз, висящий на тросе?
- Что изменяется у тела, на которое действует сила?
- Почему снег, человек, груз не падают? (на них действует сила, которая не дает упасть)
Учитель: Мы должны выяснить, что это за сила, из-за чего возникает, к какой точке приложена, куда она направлена, от чего зависит, чему равен ее модуль.
II. Изучение нового материала:
Учитель: У вас на столе лежат различные резиновые и пластилиновые предметы. Что произойдет с ними, если вы их сожмете, растяните, надавите на них? Что у них изменилось?
А если прекратить воздействовать на резиновые и пластилиновые предметы, что произошло?
Слайды 3-4
Показ видов деформаций на приборе для демонстрации видов деформации.
Задание группам:
Положите металлическую или пластмассовую линейку на опоры, поставьте на нее груз.
Подвесьте грузик к пружине, резинке.
Учитель: Что пронаблюдали?
Почему прогнулась (деформировалась) линейка, если положить на нее груз?
А почему через некоторое время прогибание останавливается?
Что произойдет, если снять груз?
Почему?
Почему растянулись пружина или резинка, если подвесить груз?
Почему через некоторое время растяжение останавливается?
Что произойдет, если снять груз?
Почему?
К чему приложена возникающая сила?
Куда она направлена?
Слайд 5
Выясним, в чем же причина возникновения силы упругости:
- Как называются частицы, из которых состоят вещества?
- Какие взаимодействия существуют между молекулами?
- На каком расстоянии действует сила притяжения?
- На каком расстоянии действует сила отталкивания?
Причиной возникновения сил упругости является взаимодействие молекул тела. На малых расстояниях молекулы отталкиваются, а на больших – притягиваются. В недеформированном теле молекулы находятся как раз на таком расстоянии, при котором силы притяжения, либо силы отталкивания уравновешиваются. Когда мы растягиваем или сжимаем тело, расстояния между молекулами изменяются, поэтому начинают преобладать либо силы притяжения, либо силы отталкивания. В результате и возникает сила упругости, которая всегда направлена так, чтобы уменьшить величину деформации тела.
Слайд 6
Сила упругости – это электромагнитная сила, возникающая при деформации тела и направленная в сторону, противоположную направлению смещения частиц тела при деформации. Приложена к деформируемому телу.
Слайд 7. Начертить в тетради:
Учитель: Если тело лежит на опоре, то сила упругости обозначается N – сила реакции опоры.
Выясним, от чего зависит сила упругости (на столах у групп учащихся стоят штативы с подвешенными пружинами, резинками, грузы).
Задание группам:
- Измерить длину нерастянутой пружины (резинки) l0.
- Подвесить к пружине (резинке) один груз, отметить силу 1 Н на оси.
- Измерить длину растянутой пружины (резинки) l.
- Найти разность Δl = l - l0, отметить на оси.
- Отметить точку пересечения на графике.
- Подвесить к пружине (резинке) второй груз, отметить силу 2 Н на оси.
- Измерить длину растянутой пружины (резинки) l.
- Найти разность Δl = l - l0, отметить на оси.
- Отметить точку пересечения на графике.
- Подвесить к пружине (резинке) третий груз, отметить силу 3 Н на оси.
- Измерить длину растянутой пружины (резинки) l.
- Найти разность Δl = l - l0, отметить на оси.
- Отметить точку пересечения на графике.
- Постройте график зависимости силы упругости от удлинения и сделайте вывод.
Вывод: чем больше сила, тем больше удлиняется пружина.
Слайды 8-10
Учитель: Какая зависимость между силой упругости и удлинением?
Для упругих или пластических деформаций выполняется данная зависимость?
Учитель: В 1660 году английский ученый Роберт Гук, когда ему было 25 лет, установил закон зависимости силы упругости от упругих деформаций, названный впоследствии его именем.
Но опубликовал он этот закон спустя 16 лет, проделав ряд экспериментов подтвердивших данный закон.
Сила упругости, возникающая при упругой деформации тела, прямо пропорциональна величине деформации) Δl и направлена в сторону противоположную перемещению частиц тела при деформации.
Fупр = k ∙ Δl
В законе Гука Δl – удлинение [м], k – коэффициент жесткости [H/м]
Учитель: всем видам деформации подвержено и человеческое тело, и при этом также возникает сила упругости.
Слайд 11 Физкультминутка:
Встали, потянулись (деформация растяжения/сжатия)
Наклоны вправо, влево, вперед, назад (деформация изгиба)
Повороты головы, кистей рук, плеч, туловища (деформация кручения)
Учитель: У каждого тела своя жесткость. От чего зависит коэффициент жесткости?
Задание группам:
- Укоротите пружину (или резинку), подвесьте грузик. Сильно растянулась пружина (резинка)? Что больше растянулось?
- Как увеличить прочность (жесткость) листочка бумаги? (на столах у групп учащихся листочки бумаги)
Учащиеся пробуют изменить форму.
- Сделайте вывод.
Вывод: жесткость деформируемого тела зависит от материала, размеров и формы.
Учитель: Как же учитывают жесткость материала при строительстве? Слайды 12-17
Учитель: Людям каких профессий кроме строителей нужно учитывать силу упругости? Где применяются знания об этой силе? Слайды 18-27
Также и в природе учитывается существование деформаций и силы упругости. Кажется небольшой лес, а на самом деле …
Учитель: Как вы определяете, жесткий хлеб или мягкий?
Почему говорят стул жесткий? Кресло мягкое?
А где в животном мире используется сила упругости (домашнее задание)
III. Рефлексия.
Учитель: подведем итоги:
- Какие виды деформаций мы изучили?
- Перечислить особенности действия силы упругости:
- когда возникает? (возникает при упругих деформациях)
- куда направлена? (направлена противоположно направлению смещения)
- к чему приложена? (к деформируемому телу)
- при каких деформациях выполняется закон Гука? (при упругих деформациях).
Слайд 28 Задачи по группам:
1. Под действием какой силы пружина, имеющая коэффициент жесткости 1 кН/м, сжалась на 4 см?
2. Определите удлинение пружины, если на нее действует сила 10 Н, а коэффициент жесткости пружины 500 Н/м.
3. Чему равен коэффициент жесткости стержня, если под действием груза 1000 Н он удлинился на 1 мм?
4. По своим графикам определить коэффициент жесткости пружины (или резинки).
Слайд 29
IV. Д.з.
§25, задания 25.1 - 25.6 рабочей тетради; если не успели в классе, то дорешать задачи.
V. Выставление оценок.
Литература, интернет-ресурсы:
- С.Е. Полянский Поурочные разработки по физике 7 класс. – Москва «Вако», 2003.
- Учебно-методический комплекс А.В. Перышкина.
- ЦОР iles.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b2b61-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_13.swf