Урок фізики 7 клас

Тема: Сила пружності. Закон Гука .

Мета: cформувати знання про причину виникнення сили пружності, про закон Гука. Розкрити діючі в природі причинно-наслідкові зв’язки між земним тяжінням і деформацією тіл. Розвивати логічне мислення через встановлення причинно-наслідкових зв’язків.

Тип уроку: урок комбінований.

Обладнання: різні пружини, гумки різної товщини, динамометр, набір тягарців

Хід уроку.

1.     Актуалізація опорних знань учнів.

    Діти, давайте розпочнемо наш урок з того, що пригадаємо вивчений на минулому уроці матеріал.

- Що таке взаємодія?

- А яка величина є мірою взаємодії?

- Що таке сила і чим вона характеризується?

- Яка одиниця вимірювання сили?як називається прилад для вимірювання?

- А які види сил вивчають в механіці ?

- І з якою ж силою ми познайомились на минулих уроках? (сила тяжіння)

- - Розкажіть мені, що це за сила?

- А чи є важливою ця сила для нашого життя? Що було б як би зникла сила тяжіння?

 

2. Мотивація: Отже, сила тяжіння – дуже важлива. А як ви думаєте чи є важливою для нашого життя сила пружності? Давайте проголосуємо!

Результат голосування:  

Отож протягом цього уроку я переконаю вас в тому, що сила пружності також для нас є життєво важливою!

    3. Вивчення нового матеріалу:

Записуємо тему нашого уроку: Сила пружності. Закон Гука

         На всі тіла, що знаходяться на Землі діє сила тяжіння. Під дією цієї сили всі тіла падають на Землю. Але припиняють свій рух як тільки досягнуть будь-якої опори: стіл , підлога, земля і т.д. Наприклад пожовкле листя падає донизу і припиняє свій рух як тільки досягне даху. Що ж заважає йому рухатись вниз?  Звичайно це сила, що виникає зі сторони даху. Тобто дах діє на листочок з певною силою, яка напрямлена проти сили тяжіння. Ця сила називається силою пружності.

   Ми маємо зрозуміти з вами:

-         коли  виникає сила пружності?

-          чому вона  виникає?   

-         від чого залежить величина цієї сили?

1)Коли викає сила пружності?

    На всі тіла на поверхні Землі діє сила тяжіння, але більшість тіл навколо нас перебуває в стані спокою, тобто нерухомо. Чому м’яч знаходиться в стані спокою на моїй руці і почне рух тільки тоді, коли я висмикну руку?

   Бо коли він знаходиться на руці на нього діє крім сили тяжіння ще й моя рука. Куди напрямлена сила моєї руки? Вгору.

   Теж саме буде відбуватись з кулькою, що лежить на столі.N- це сила реакції опори. Тобто це сила, яка виникає в опорі, коли на неї тисне (діє) тіло. Давайте розглянемо це на такому досліді:

   

  візьмемо 2 штативи і пластину, на яку поставимо важок. Під дією сили тяжіння пластина  прогинається – деформується. Спочатку важок рухається вниз під дією сили тяжіння, а потім припиняє рух, бо в пластині виникає сила, яка напрямлена вгору і протидіє силі тяжіння, іншими словами кажуть компенсує силу тяжіння. Ця сила називається силою пружності. Отже, поки пластина недеформована – сили пружності немає.

  Стиснемо м’яч, тобто деформуємо його, в ньому виникає сила, яка намагається повернути його попередню форму. Це також сила пружності.

                                                    

 

     Підвісимо важок до пружини: пружина деформується, в ній виникає сила – сила пружності, яка намагається повернути пружині початкову форму. Куди напрямлена ця сила? Вгору.

 

                                                              

 

То коли в тілі виникає сила пружності?

Коли ми змінюємо його форму, тобто деформуємо.

Отже:

Сила пружності – це сила, яка виникає під час деформації тіла і напрямлена проти зовнішньої сили, що спричинює цю деформацію.

Дамо означення деформації:

Деформація – це зміна форми, або об’єму тіла.

Види деформації: 1) розтяг

                                2) стиск

                                3) згин

                                4) зсув

                                5) кручення

Типи деформації: 1) пружна – якщо припинити дію зовнішньої сили, то тіло повністю відновлює свою форму

  2) пластична - якщо припинити дію зовнішньої сили, то тіло не відновлює повністю свою форму

  Дослід з металевими пластинами з різних металів

Пластична деформація виникає під час дії на пластилін, або глину.

2) Причини виникнення сили пружності:

   Вам відомо, що всі тіла складаються з молекул між якими є певні проміжки, а ще молекули взаємодіють між собою з силами притягання і відштовхування. Ці сили можуть змінюватись при спробі змінити відстань між молекулами.

   При розтягуванні тіла ми збільшуємо відстань між молекулами і при цьому різко зростають сили притягання між молекулами.

   При стисканні  тіла ми намагаємось зменшити відстані між молекулами і при цьому різко зростає сила відштовхування між ними.

Дослід з губкою

Отже, причина виникнення сили пружності – сили міжмолекулярної взаємодії.

Скажіть, а в яких тілах на вашу думку може виникати сила пружності: в твердих, рідких, чи газоподібних?                        

                    Давайте разом проведемо досдід:

    Візьміть лінійку і спробуйте її деформувати – яка ще деформація пружня чи пластична? Силу пружності відчуваєте?

    А тепер візьміть шприц з водою, закрийте пальцем і деформуйте воду. Ну як вдається? А чому? (Тому що молекули близько одна біля одної і при спробі стиснути їх виникає велика сила пружності)

      А тепер випустіть воду з шприца і спробуйте стиснути повітря. Хто розкаже, що відбувається при спробі стиснути повітря?(Повітря дещо вдається стиснути, але сила пружності повертає йому попередній об`єм)

Отже, сила пружності виникає в усіх тілах : твердих, рідких і газоподібних.

     3) Від чого залежить величина сили пружності?

   Проведемо дослід з пружиною і тягарцями:

бачимо, що при збільшенні важків, що діють на пружину її видовження зростає, а отже зростає і сила пружності в пружині.

        При чому у скільки разів зростає зовнішня сила, у стільки ж разів зростає видовження пружини і сила пружності.

      Вперше такий дослід провів у 1660 році англійський фізик Роберт Гук, тому співвідношення між силою пружності та видовженням  пружини називають законом Гука:

Сила пружності прямо пропорційна видовженню пружини.

                                             F=-kx

де х – це видовження пружини;

       х=l₀-l

k – жорсткість пружини, яка залежить від розмірів пружини і матеріалу з якого вона виготовлена.

                                                  k = F/x

[k]=H/м

Графічно закон Гука виглядає так:

   Отже, деформація тіла може бути мірою сили пружності. Тому силу пружності використовують для вимірювання сил у динамометрі.

    Динамометри бувають різні, але основною деталлю у них є пружина.

      Робота в парах:

Завдання1: дослідити, як сила пружності залежить від видовження пружини.

Підчіплювати до пружини динамометра важки і спостерігати як видовжується пружина, те що показує стрілка динамометра, це і є сила пружності.

Завдання2 : дослідити, як сила пружності  залежить від довжини гумки

Обладнання: штатив, важки і дві гумки різної довжини.

Завдання3 : дослідити, як сила пружності залежить від товщини гумки

Обладнання:штатив, важки і 2 гумки різної товщини.

Висновок:  Сила пружності залежить від видовження пружини, а те на скільки видовжиться пружина залежить від її жорсткості. Бо саме жорсткість визначається розмірами  пружини (гуми) і з якого матеріалу вона виготовлена.

                 Застосування сили пружності:

    Сили пружності  люди використовувати здавна : лук, катапульти для метання каменів, гамаки.

   Сьогодні без пружини не обходиться жоден механізм: годинник, степлер, ножиці по металу, ліжко і т.д.

    Діти , а що ви дізналися цікавого, де застосовують силу пружності?

    Учень 1: Автомобілі, залізничні вагони, мотоцикли та інші транспортні засоби мають ресори. Їх застосування дає змогу зробити рух значно плавнішим, оскільки наїзд колеса на камінь або іншу перешкоду приводить лише до деформації ресори і відчутно не змінює положення самого транспортного засобу.

 
Учень 2:В Японії будинки будують на пружинах, щоб ті змогли вистояти під час землетрусів

Учень 3:У спорті – це лук, стрибки з шестом , стрибки у воду, футбольний м’яч, батут.

Учень 4: У  музичних інструментах.

Діти,  а жива природа використовує силу пружності? Та наприклад рослини: гілки дерева випрямляються під дією сили пружності після того як їх згинає вітер.

    А пригадайте будову лапки у зайця і в кенгуру – саме завдяки силі пружності м`язів вони можуть так далеко стрибати.

    А ми з вами також маємо м`язи, які можуть стискатись і розтягуватись – завдяки цьому ми можемо рухатись.

А рух – це життя! То переконала я вас в тому, що без сил пружності не було б життя ?!

      А зараз давайте подивимось казку, яку підготували учні вашого класу:

            КАЗКА ПРО ТЕ, ЯК СИЛА ПРУЖНОСТІ РОЗЛІНИЛАСЬ

Підсумок уроку:

1)    коли виникає сила пружності?

2)    чому вона виникає?

3)    яке співвідношення між силою пружності і видовженням?

4)    чому пружини для динамометра виготовляють з сталі , а не з олова чи міді?

Розв`язування задач: 

1)А зараз ми розв’яжемо з вами експериментальну задачу. За допомогою установки визначити коефіцієнт жорсткості пружини.

2) №11.6

На скільки видовжилась пружина, якщо під час її деформації виникла сила пружності 80 Н? Жорсткість пружини становить 1кН/м.

F=80H                            x=F/k

k=1kH/m=1000Н/м       x=80H/1000Н/м=0,08м

x-?

3) №11.10

Хлопчик розтягує гумову стрічку, прикладаючи до її кінців сили 20Н кожна. Яка сила пружності виникає у стрічці? На скільки розтягується стрічка, якщо її жорсткість становить 800Н/м?

F=20H              F_пр = F=20Н

k=800Н/м         х= F/k=20Н/800Н/м=0,025м=25мм        

F_пр-? х-?

4) №11.11

Довжина шкали шкільного динамометра дорівнює 10см.Межа вимірювання динамометра – 4Н. чому дорівнює жорсткість пружини динамометра?

х=10см=0,1м         k=F/x

F=4H                       k=4H/0,1м=40Н

k-?

  5) Під час відкривання дверей довжина дверної пружини збільшилася на 0,12м; сила пружності пружини становить при цьому 4Н. За якого видовження пружини сила пружності дорівнюватиме 10Н?

х₁=0,12м              k=F₁/x₁

F₁=4H                  k=4H/0,12м=33,33Н/м

F₂=10H                 х₂= F₂/k        

х₂=?                      х₂=10Н/33,33Н/м=0,3м

Домашнє завдання: Вивчити § 21-22  №13.1, 13,2 , (13,4,  13,6)