Данный материал опубликован на сайте:

http://Gosvoroni.narod.ru

 

Физика 10

Тема урока: Вес тела. Сила упругости. Закон Гука

 

Цели урока:

а) Обучающая: изучение основных сил в природе

б) Воспитательная: положительного отношения к знаниям; воспитание дисциплинированности

в) Развивающая: развитие мышления (классифицировать факты, делать обобщающие выводы и т. д.); развитие познавательных умений (формирование умений выделять главное, конспект, наблюдать); развитие умения владеть собой

 

Задачи урока:

Изучить понятие “вес тела”, “невесомость”, “сила упругости”. Выявить разницу между упругой и пластичной деформацией

 

Обеспечение урока:

«Физика 10» (авторы Дынич В.И., Толкачев Е.А и др.)

Ход урока:

1. Организационный момент – 1 мин

2. Проверка домашнего задания– 5 мин

3. Объяснение нового материала – 32 мин

4. Физкультурная минутка – 5 мин

5. Домашнее задание – 2 мин

 

Домашнее задание: стр. 37-41

 

Конспект урока:

ВЕС ТЕЛА

Посмотрите внимательно на покоящийся относительно поверхности Земли динамометр с подвешенным грузом. Крючок, на котором висит груз, не движется. Значит, сумма сил, действующих на него, равна нулю. Одна из них — сила упругости пружины. Она уравновешивает силу, с которой груз растягивает подвес. Сила, с которой тело растягивает подвес или давит на горизонтальную опору, называется весом тела (рис. 4). Вес тела — это сила, приложенная к опоре или подвесу. Поэтому, когда нет опоры или подвеса, нет и веса.

Рис. 4. При неподвижных относительно поверхности Земли опоре или подвесе, а также при их равномерном и прямолинейном движении вес тела равен силе тяжести. Но если динамометр с грузом опускать вниз с ускорением, то его показания изменятся: вес тела уменьшится. Если динамометр с грузом с ускорением поднимать вверх, то вес груза увеличится.

Предоставим грузу вместе с динамометром возможность падать свободно. Пружина динамометра сократится и станет такой, какой она была до подвешивания груза. Вес тела стал равным нулю. Состояние, в котором вес тела равен нулю, называется невесомостью. Невесомость возникает при свободном падении тел, в искусственных спутниках и космических кораблях, движущихся с выключенными двигателями.

Задача 2. Найдите вес космонавта, поднимающегося на ракете с ускорением а = 20 Ч . Во сколько раз он превышает вес космонавта на Земле?

Решение. На космонавта действуют сила тяжести mg, направ­ленная вертикально вниз, и сила упругости F_ynp со стороны опоры (кресла), направленная вертикально вверх. Применим второй закон в проекции на ось OY: F - mg = та, или F_ynp=m(g + a).

Сила упругости F , действующая на космонавта, равна по модулю его весу, т. е. F_упр = Р, значит, Р = m(g + a).

Перегрузка п — это величина, равная отношению веса тела при уско­ренном движении к его весу в состоянии покоя:

Подставляя числовые значения, получим: Р = 2400 Н; n = 3.

СИЛЫ УПРУГОСТИ. ЗАКОН ГУКА

В процессе взаимодействия тела, оставаясь в целом неподвижными, могут изменять свои форму и размеры. Под действием внешних сил частицы (молекулы, атомы, ионы и др.), из которых состоят тела, могут упорядоченным образом смещаться. При этом тела могут не только изменять свои размеры и форму, но и разрываться на части. Изменение формы или размеров тела при внешнем воздействии называется деформацией.

Надавим ладонью на любой упругий предмет, например мяч, Мяч деформируется, ладонь — тоже. Это означает, что на нее действует сила со стороны деформированного мяча. Эту силу называю силой упругости. Она возникает при деформации тела и направлена противоположно направлению смещения частиц деформированного тела. Деформации различают по видам (рис. 5), а также по возможности восстановления первоначальной формы и размеров (рис. 6).

Деформации бывают упругими и пластическими. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия силы, ее вызывающей. Тело восстанавливает свою форму и размеры. При пластической деформации форма полностью или частично не восстанавливается. Изогнем стальную линейку и отпустим ее (соблюдая, конечно, технику безопасности). Она распрямится и примет первоначальную форму. Следовательно, деформация была упругой. Повторим опыт со стальной линейкой, но на этот раз согнем ее сильнее (если не жалко). Увидим, что линейка полностью не выпрямилась, т. е. в ней сохранилась оста точная деформация.

Во всех телах может наблюдаться как пластическая, так и упругая деформация. Отличие лишь в том, что одни тела обладают в большей степени упругими свойствами, а другие — пластичными свойствами.

Выясним экспериментально, как зависит сила упругости от величины деформации (удлинения) (рис. 7).

Рис. 7. Закрепим один конец пружины (резиновой пластинки) в лапке штатива и к другому концу будем подвешивать грузы массой по 102 г и измерять величину деформации (удлинения).

 

На подвешенный груз действует сила тяжести F_тяж и сила упругости F_упр  со стороны пружины (резины). После прекращения растяжения пружины сила упругости F_упр будет равна по модулю силе тяжести F_тяж тела, т.е. F_ynp=kx.

Эта зависимость силы упругости от удлинения получила название закон Гука.

Коэффициент пропорциональности k называется жесткостью тела. Жесткость зависит от материала тела, его размеров. За единицу жесткости принимается 1 Н/м . Закон Гука справедлив только для упругих деформаций.

Силу упругости, действующую на тело со стороны пружины, нити, жгута (т. е. подвеса), часто называют силой натяжения и обозначают буквой или .

Если тело лежит на опоре (стол, земля и др.). то под действием этого тела опора деформируется, и в ней возникает сила упругости. Силу упругости, действующую на тело со стороны опоры, обычно называют силой реакции и обозначают буквой N .