Сила упругости. Закон Гука.

Девиз урока:

наблюдать, изучать,

работать

№

Ф. И.

1.

ученика

2.

Устный

Иванов А.

ответ

Эксперимент

Петров К.

- + - + +

- - + -+

3

+ + - + +

Итог

4

2

+ - + + +

4

4

3

№

Ф. И.

1.

ученика

Устный

2.

ответ

Эксперимент

Итог

Оценка за урок

Критерии устного ответа.

1. Точное определение основных понятий.

2. Правильное определение физических величин, их единиц измерения.

3. Умение выдвигать идеи, гипотезы, утверждения.

Критерии экспериментального задания.

• Работа выполнена в полном объеме с соблюдением

необходимой последовательности проведения

опытов и измерений;

2. Использован алгоритм выполнения эксперимента.

3. Проведены измерения физических величин.

4. Сделан вывод.

Опорные знания и умения

1. Что такое сила?

2. Как изображают силу на чертеже?

3. Как ведет себя тело под действием силы тяжести?

4. Как направлена сила тяжести?

5. На каких расстояниях действуют силы

притяжения и отталкивания?

Сила упругости. Закон Гука.

Сегодня на уроке

мы узнаем

• что такое сила упругости
• виды деформаций
• как формулируется закон Гука
• что такое жесткость пружины

Сегодня на уроке мы узнаем: что такое сила упругости, виды деформаций, как формулируется закон Гука, что такое жесткость пружины.

Примеры возникновения силы упругости

Вы знаете, что на все тела, находящиеся на Земле, действует сила тяжести. Под действием силы тяжести падает подброшенный мячик, снег, капли дождя и другие тела. Но все же действие силы тяжести не всегда приводит к движению тела. Например, на книгу, лежащую на столе, на мячик, подвешенный на нити, действует сила тяжести. Но при этом эти тела не двигаются и не падают на пол. Почему же покоятся тела, подвешенные на нити или лежащие на опоре? На эти тела действует другая сила, которая по величине равна силе тяжести, но направлена в противоположную сторону. Что же это за сила и как она возникает?

Возникновение силы упругости

- сила упругости

Сила упругости — это сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение

Проведем следующий опыт. На середину доски, лежащей на двух подставках, положите груз. Под действием силы тяжести доска движется вниз и прогибает доску — доска деформируется. Но и доска тоже действует на груз с силой, направленной вертикально вверх. Эта сила называется силой упругости.

Итак, сила упругости — это сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение. Деформация — это изменение формы и размеров тела.

Деформация - это изменение формы и размеров тела.

Направление силы упругости

Рассматривая взаимодействие бруска и поверхности стола или ша­рика, подвешенного на прочной нити, мы не можем визуально увидеть деформацию опоры или нити.

В этом случае силу упругости называют силой реакции опоры. Сила упругости всегда направлена противоположно той силе, которая вызвала изменение формы или размеров тела.

Сила упругости всегда направлена противоположно той силе, которая вызвала изменение формы или размеров тела .

Виды деформаций

• Растяжение
• Сжатие
• Сдвиг
• Изгиб
• Кручение

Виды деформаций

Деформация растяжения — деформация, при которой происходит изменение линейных размеров тел. Данный вид деформации испытывают тросы, канаты, цепи в подъемных устройствах, стяжки между вагонами.

Деформация сжатия — деформация, при которой происходит изменение линейных размеров тел. Данный вид деформации испытывают опоры мостов, фундаменты строений, материалы, подвергающиеся прессованию, и т.д.

Деформация сдвига — деформация, при которой происходит смещение слоев тела друг относительно. Деформации сдвига подвержены все балки в местах опор, заклёпки и болты, скрепляющие детали и т.д. Сдвиг на большие углы может привести к разрушению тела — срезу. Срез происходит при работе ножниц, долота, зубила, зубьев пилы.

Деформация изгиба — деформация, при которой происходит растяжение внешних слоев и сжатие внутренних слоев тела, средний слой практически не деформируется. Деформации изгиба возникают при прогибании опоры. Чем больше прогибается опора, тем больше сила упругости.

Деформация кручения — это деформация, при которой слои тела сдвигаются, но при этом поворачиваются вокруг своей оси.

Закон Гука справедлив только для упругой деформации. Если после прекращения действия сил, деформирующих тело, оно возвращается в исходное положение, то такая деформация является упругой. Если, например, пружину растянуть, а затем отпустить, то она снова примет первоначальную форму. Но эту же пружину можно растянуть настолько, что после того, как ее отпустят, она так и останется растянутой. Деформации, которые не исчезают после прекращения действия сил, называют пластическими.

Пластические деформации нашли широкое применение при лепке из глины и пластилина, а также при обработке металлов.

Закон Гука выполняется лишь для упругих деформаций.

Упругие деформации также нашли широкое применение. Это — спор­тивные луки, батуты, различные пружины.

Пластическая деформация

Алгоритм изучения законов природы.

1. Физический смысл.

2. Формулировка.

3. Математическая форма записи (если есть).

4. Границы применимости.

При изучении каких наук пригодится этот алгоритм?

Опыт по установлению зависимости силы упругости от деформации

Перед вами находится штатив, набор грузов, резина

1. Подвесьте резину к штативу и измерьте ее начальную длину.

2. Подвесьте к резине 1 груз и измерьте ее длину.

3. Найдите изменение длины резины

4. Повторите опыт с 2 и 3 грузами

Проведем следующий опыт. К штативу подвесим пружинку. Длина нерастянутой пружины равна l 0 . Если теперь к пружинке подвешивать различные грузики, то пружина растянется, и ее длина станет равна l . Растяжение пружины равно ∆ l = l – l 0 .

Подвесьте к пружине различные грузики.

К числу открытий Гука принадлежат:

• закон Гука
• правильная формулировка закона всемирного тяготения (приоритет Гука оспаривался Ньютоном),
• открытие интерференции света, идея о волнообразном распространении света одновременно с Гюйгенсом,
• открытия в акустике,
• открытие постоянства температуры таяния льда и кипения воды,
• живая клетка,
• непосредственное доказательство вращения Земли вокруг Солнца.

В предыдущем уроке вы узнали, что такое сила упругости и какие виды деформаций встречаются в природе. Выясним, от чего же зависит сила упругости? Английский физик Роберт Гук, современник Ньютона, в 1660 году впервые установил, как зависит сила упругости от деформации.

Английский физик Роберт Гук

(1635-1703)

Закон Гука

Модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо пропорционален изменению длины тела.

Итак, опыт показал, что модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо пропорционален изменению длины тела. Этот закон называется законом Гука:

F упр = k∆ l ,

где ∆ l — удлинение тела (изменение его длины), k —коэффициент пропорциональности, который называется жесткостью тела. Жесткость тела зависит от формы и размеров, а также от материала, из которого оно изготовлено. Жесткость в СИ выражается в ньютонах на метр Н/м.

Сегодня на уроке

мы узнали

• что такое сила упругости
• виды деформаций
• как формулируется закон Гука
• что такое жесткость пружины

Сегодня на уроке мы узнаем: что такое сила упругости, виды деформаций, как формулируется закон Гука, что такое жесткость пружины.

Домашнее задание

§26, вопросы к параграфу

(см. стр. 2)

№

1.

Ф. И.

2.

Устный

ученика

Эксперимент

ответ

Итог

Домашнее задание §25; вопросы к параграфу.

Желающие могут попытаться решить более сложную задачу:

Если растягивать пружину силой 10Н, ее длина равна 16см, если растягивать ее силой 30Н, ее длина становится 20см. Какова длина недеформированной пружины?

Оценка за урок

Критерии устного ответа.

1. Точное определение основных понятий.

2. Правильное определение физических величин, их единиц измерения.

3. Умение выдвигать идеи, гипотезы, утверждения.

Критерии экспериментального задания.

• Работа выполнена в полном объеме с соблюдением

необходимой последовательности проведения

опытов и измерений;

2. Использован алгоритм выполнения эксперимента.

3. Проведены измерения физических величин.

4. Сделан вывод.