РОЗДІЛ II
ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ
УРОК № 4/17
Тема уроку. Сила пружності. Закон Гука
Тип уроку: комбінований.
Мета уроку: перевірити засвоєння понять “сила”, “інертність”; почати ознайомлення учнів з видами сил; навчати описувати пружні деформації, використовуючи закон Гука; з’ясувати природу сили пружності.
Обладнання: пружина, динамометр, тягарці; на кожному столі: резинка довжиною близько 15 см, динамометр і лінійка.
План уроку
Етапи | Час | Прийоми |
I. Контроль знань | 10-15 хв. | Тестове завдання |
II. Вивчення нового матеріалу | 15 хв. | Розповідь учителя; бесіда; записи на дошці й у зошитах; розв’язування експериментальної задачі |
III. Фронтальне експериментальне завдання | 10-15 хв. | Проведення експерименту; побудова графіка; висновок |
IV. Домашнє завдання | 1-2 хв. | Коментар учителя; записи на дошці й у щоденниках |
Хід уроку
I. контроль знань
Тест
1. Яка з величин є векторною?
A. Маса.
Б.
B. Пройдений шлях.
Г. Сила.
2. Від чого залежить результат дії сили на тіло?
A. Від модуля сили.
Б. Від напрямку сили.
B. Від модуля сили, напрямку і точки прикладання.
Г. Від модуля і напрямку сили.
3. Рівнодійна всіх сил, що діють на автомобіль, дорівнює нулю. Що можна сказати про характер руху автомобіля?
A. Швидкість автомобіля збільшується.
Б. Швидкість автомобіля не змінюється.
B. Швидкість автомобіля зменшується.
Г. Охарактеризувати рух автомобіля неможливо.
4. Кульку, що лежить на гладенькому горизонтальному столі, штовхнули. Вона покотилась по столу зі сталою швидкістю (без тертя), потім упала на підлогу і відскочила вгору на певну висоту. На якій з ділянок свого руху кулька рухалася за інерцією?
A. Тільки під час руху вниз.
Б. Тільки під час руху по горизонтальному столу.
B. Під час усього руху.
Г. Під час руху вниз і вгору.
5. При взаємодії двох тіл відношення їх швидкостей дорівнює: 
2/
1 = 3. Чому дорівнює маса другого тіла, якщо маса першого 1 кг?
А. 1/3 кг.
Б. 1 кг.
В. 2 кг.
Г. 3 кг.
6. На тіло у протилежних напрямках діють дві сили F1 = 3 Н та F2 = 5 Н. Визначте числове значення і напрямок рівнодійної сил.
A. 2 Н, за напрямком сили F1 .
Б. 2 Н, за напрямком сили F2.
B. 8 Н, за напрямком сили F2.
Г. 8 Н, за напрямком сили F1.
Відповіді до тесту: 1. Г. 2. В. 3. Б. 4. Б. 5. А. 6. Б.
II. Вивчення нового матеріалу
Розповідь учителя
Відомо, що тверді тіла зберігають свою форму та об’єм. Однак при взаємодії з іншими тілами вони можуть деформуватися, тобто змінювати свою форму та об’єм.
Запис у зошит: Деформація (лат. deformatio – викривлення) – зміна форми або об’єму тіла.
Деформації при взаємодії тіл – звичайна справа. Просто ми не завжди помічаємо їх. Наприклад, ми помітимо, як прогнеться під нашими ногами дощечка, перекинута через струмок, але так само деформується під нашим тілом і підлога, на якій ми стоїмо, і стілець, на якому ми сидимо. Та й самі ми деформовані в цей момент – наш хребет стиснутий.
Спробуємо натиснути на витиральну гумку, що лежить на столі. Під впливом наших пальців верхні шари гумки почнуть рухатися вниз, а нижні залишаються нерухомими – вони перебувають на твердій поверхні. Але, натискаючи на гумку, ми відчуваємо й “відповідну” силу, що діє з боку гумки на наш палець (у природі – тільки взаємодія!). І чим сильніша наша дія, тим більша “відповідна” сила.
Називається ця сила силою пружності. Вона прагне повернути деформоване тіло в первісний стан. Припинимо дію на гумку – вона повернеться у первісне положення, відновивши свою форму. Така деформація називається пружною.
Демонстрація. Пружна деформація пружини (стискання, розтягання).
Питання класу
– Яка сила повертає пружину в первісний стан?
– Як вона напрямлена у кожному випадку?
– Чи можна деформацію пружини вважати пружною? Чому?
Однак якщо такий дослід провести зі шматочком пластиліну, то після деформації це тіло так і залишиться деформованим. Такі тіла називають пластичними. А саму деформацію – пластичною. При деформації таких тіл сила пружності діє, тільки поки йде процес змінювання форми тіла.
Запис у зошит: Сила пружності виникає при деформаціях і напрямлена у протилежний бік від деформуючої сили.
Запис у зошит:
У техніці використовують як пружні деформації (металеві пружини встановлюють у м’яких меблях, у різних амортизаторах тощо), так і пластичні (штампування, ліплення, клепання тощо).
Сила пружності належить до класу електромагнітних сил. При деформаціях відбувається зміна відстаней між молекулами (атомами), а отже, змінюється сила взаємодії між ними, як наслідок – поява сили пружності. Приміром, коли ми наступаємо на цеглу, її висота зменшується на одну двадцятитисячну частину сантиметра і два сусідніх атоми стають ближчими на 2-10-14 см. Для атомів це значна відстань!
Пружні деформації тривалий час вивчав англійський учений Роберт Гук (1635-1703). У своєму трактаті “Про відновлювальну силу” він сформулював свій закон так: “Яке подовження – така й сила”. Наприклад, якщо при навантаженні 1 кН струна розтягнеться на 1 см, то при навантаженні 2 кН подовження складе вже 2 см.
Експериментальна задача. До пружини послідовно підвішують тягарці масами 100 г, 200 г, вимірюють подовження, визначають силу пружності, й на дошці учень будує графік залежності
Питання класу
– Як напрямлена сила пружності при розтягуванні пружини?
– Куди прикладена ця сила?
– Чи змінюється сила пружності зі зміною подовження пружини? Як?
– Як у математиці називається залежність, зображена на графіку?
– Якщо взяти іншу пружину (з іншого металу, іншої довжини тощо), на що це вплине? Що зміниться? Що залишиться незмінним?
III. Фронтальне експериментальне завдання
Мета: перевірити, чи виконується для резинки закон Гука. Обладнання: резинка довжиною 15 см, динамометр, лінійка. Етапи завдання: провести дослід, за результатами досліду побудувати графік залежності F (?l), зробити висновок.
IV. Домашнє завдання
[1]: § 13; впр. № 13 (задачі 1, 3, 5).
[2]: § 8 (п. 2, 3).
[3]: СР – задачі 11.1-11.4;
ДР – задачі 11.6-11.8; 11.10; 11.11;
ВР – задачі 11.13-11.17.
Творче завдання. Придумайте і проведіть досліди, які показують, що дія сил може проявлятися в деформації або зміні швидкості руху тіл.
Скарбничка цікавих фактів
O Що міцніше за волосину?
Якщо порівнювати міцність людської волосини із дротами такого самого діаметра, то волосина буде міцнішою від свинцевого, цинкового, алюмінієвого, платинового і мідного дроту. Тільки залізо, бронза і сталь перевершують людську волосину за міцністю. Жіноча коса здатна витримати вантаж до 20 тонн!
O Секрети природи
Павутина у три рази міцніша від сталевого дроту такого самого діаметра!
O Оце так вежа!
Ейфелева вежа, що є своєрідним символом Парижа, складається з пустотілих сталевих трубок, площа перетину яких збігається із площею перетину трубчатих кісток людини. І це не випадково! Наприклад, гомілка людини здатна витримати деформацію стиснення, еквівалентну навантаженню 1,6-1,8 тонни.
O Роберт Гук
Народився 18 липня 1635 року в містечку Фрешуотер на англійському острові Уайт у родині настоятеля місцевої церкви. У дитинстві Р. Гук був дуже слабкою і хворобливою дитиною, й тому навчання він почав тільки в 14 років. Гук познайомився з математикою, філософією, вивчив грецьку мову і латину, навчився грати на органі. У 1653 р. вступив до Оксфордського університету і одразу ж став асистентом відомого вченого Роберта Бойля, з яким до кінця життя зберіг теплі відносини. Захоплювався не тільки фізикою, але й медициною, хімією, астрономією (відкрив зірки в сузір’ях Оріона й Трапеції; говорив про обертання Юпітера навколо своєї осі). У 1663 р. став членом Королівського наукового товариства. Гук курирував експериментальні дослідження і зобов’язаний був щотижня доповідати на засіданні товариства про два-три досягнення в галузі природничих наук, супроводжуючи розповідь демонстраціями. Коли “новинок” не вистачало, Гук сам придумував і проводив експерименти. І так протягом 35 років! Злі язики стверджували, що цілих 35 років Королівське наукове товариство тільки й існувало за рахунок робіт Гука. За характером Гук був нетовариською людиною. Приміром, не склалися відносини вченого з І. Ньютоном, хоча вони були майже ровесниками (Ньютон був усього на 7 років молодшим) і перебували в одному науковому товаристві. Іноді їхня взаємна ворожість переходила у відверту ворожнечу (після смерті Р. Гука, за розпорядженням І. Ньютона, були знищені всі інструменти, папери вченого і навіть… його портрет).
(1 votes, average: 5,00 out of 5)