Раздел долгосрочного плана:

Жидкие и твердые тела

Школа

ФИО учителя:

Класс:

Дата

Количество присутствующих:

Отсутствующих:

10

Тема урока

Механические свойства твердых тел.

Цели обучения

10.3.4.4определять модуль Юнга при упругой деформации

Критерии оценивания

Учащиеся:

-       объясняют понятие напряженности, относительного удлинения, модуля Юнга;

-       опытным путем определяют зависимость напряженности от модуля Юнга;

-       формируют навыки техники экспериментального определения модуля Юнга.

Языковые цели

Лексика и терминология, специфичная для предмета:

Напряжение, площадь сечения, удлинение, упругие свойства, коэффициент жесткости, закон Гука.

Полезные выражения для диалогов и письма:

Модуль Юнга характеризует …

Напряжение - это…

Коэффициент жесткости можно рассчитать…

Привитие ценностей

Расширение кругозора учащихся, развитие функциональной грамотности, ответственности и самостоятельности в своем обучении.

Знание и понимание ГГ:Общность и разнообразие

Ценности ГГ: Забота об окружающей среде и стремление к устойчивому развитию. Целенаправленное участие и вовлеченность. Вера в то что люди могут изменить мир к лучшему

Навыки ГГ: Критическое и творческое мышление. Уверенность в себе и навыки рефлексии. Общение. Обоснованные действия и рефлексия.

Привитие ценностей осуществляется через рассмотрение вопросов формирования объективной необходимости изучения нового материала, организации деятельности учащихся по восприятию, осмыслению и первичному закреплению представления свойств материалов.

Навыки использования ИКТ

Работа с бумажными ресурсами, презентация PowerPoint,

Предварительные знания

Закон Гука, упругие свойства среды

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

1 урок

Начало урока

2 минуты

10 мин

Ваимное приветствие учителя и учащихся через эстафету (сначала учитель касается поочередно одноименных пальцев рук ученика, начиная с больших пальцев и говорит:

·         желаю (соприкасаются большими пальцами);

·         успеха (указательными);

·         большого (средними);

·         во всём (безымянными);

·         и везде (мизинцами);

·         Здравствуйте! (прикосновение всей ладонью)

Далее учащиеся в парах проделывают то же самое действие.

Таким образом, в классе создается благоприятная атмосфера для дальнейшей совместной работы.

1 слайд

Актуализация знаний, вызов:

Учитель проводит демонстрационный эксперимент. Сперва записывает закон Гука в виде F = k*x. Как зависит к от х при неизменяющейся нагрузке. Ученики должны доказать, что обратно пропорционально. На столе лежат попарно резиновые жгуты разной длины, площади поперечного сечения и т.д. После чего он подвешивает на них один и тот же груз и замеряет удлинение. По результатам эксперимента учащиеся должны сделать предположение, от чего зависит коэффициент жесткости.

После, учитель подводит учащихся к необходимости изучения новой темы. Тема урока, цели обучения и критерии оценивания выводятся на экран.

2 слайд

3-5 слайд

Середина урока

5 минут

10 минут

10 мин

Учитель проводит мультимедийные демонстрации: зависимости удлинения проволоки от различных параметров на сайте http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/8e0ae370-086e-67eb-ffd4-52a64f02e0ce/00144678398871459.htmпроверяя правильность домыслов учащихся из начала урока. На основании этого делаются выводы.

Учащиеся самостоятельно делают опорный конспект в тетради с сайта .http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/8e0ae370-086e-67eb-ffd4-52a64f02e0ce/00144678398871459.htm

При деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Эта сила возникает вследствие электромагнитного взаимодействия между атомами и молекулами вещества. Ее называют силой упругости.

При малых деформациях (|x| << l) сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации:

Это соотношение выражает экспериментально установленный закон Гука. В физике закон Гука для деформации растяжения или сжатия принято записывать в другой форме. Отношение ε = x / l называется относительной деформацией, а отношение:

где S – площадь поперечного сечения деформированного тела, называется напряжением.

Тогда закон Гука можно сформулировать так: напряжение σ пропорциональноотносительной деформации ε.

Коэффициент E в этой формуле называется модулем Юнга. Модуль Юнга зависит только от свойств материала и не зависит от размеров и формы тела. Модуль Юнга различных материалов меняется в широких пределах. Измеряется обычно в Па, хотя в литературе можно встретить и другие: Н/м², МН/м², psi (фунт на кв. дюйм), ksi (килофунт на кв. дюйм) и др. Для стали, например, E ≈ 2∙10¹¹ Па, а для резины E ≈ 2∙10⁶ Па, то есть на пять порядков меньше.

Учитель предлагает учащимся отработать практические навыки, для этого учащимся предлагается решить задачи. Первая задача решается совместно, вторую –самостоятельно в тетрадях.

1.     Плуг сцеплен с трактором стальным тросом. Допустимое напряжение материала троса σ = 20 ГПа. Какой должна быть площадь поперечного сечения троса, если сопротивление почвы движению плуга равно 1,6 · 10⁵ Н?

Дано:                                             Решение:

σ =20ГПа =20*10⁹Па                  σ =F/s

F =1,6*10⁵Па                              S=F/ σ=1,6*10⁵Н/20*10⁹=8*10^-6м²

____________________              Ответ: S=8*10^-6м²

S=?

2.     К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2 мм подвешен груз массой 10 кг. Найти механическое напряжение в проволоке.

Дано:                                             Решение:

D=2мм =2*10^-3м                         σ =F/s

m =10кг                                      F=m*g; S =π*D²/4;

σ= 4*10 кг*9,8Н/кг /3,14 *4*^10-6 м=0,32*10⁴Па                                       

____________________              Ответ: σ=0,32*10⁴Па                                       

σ =?

3.     Какую наименьшую длину должна иметь свободно подвешенная за один конец стальная проволока, чтобы она разорвалась под действием силы тяжести? Предел прочности стали равен 3,2 · 10⁸ Па, плотность – 7800 кг/м³.

Дано:                                             Решение:

σ =3,2*10⁸Па                              σ =F/s

Þ=7800кг/м³                                F=m*g; m = Þ*V=Þ*S*l₀;       

l₀₌σ/ Þ*g=3,2*10⁸Па/7800кг/м³*9,8Н/кг=4186м

____________________              Ответ: l₀=4186м    

6 слайд

7 слайд

8 слайд

Конец урока

3 минуты

Домашнее задание

Рефлексия. Критерии оценивания (обсудить цели обучения).

Учитель задает вопросы классу:

«Что вызвало у вас затруднения? Что нам пока тяжело воспринять?».

Обсуждение затруднений.

Исходя из затруднений, учитель определяет домашнее задание:

Если все понятно, тогда достаточно повторить пройденный материал в тетрадях.

Если были затруднения в восприятии материала, тогда учитель предлагает учащимся в качестве дополнительного материала обратиться к учебнику.

9 слайд

2 урок

Начало урока

8 минут

Повторение материала прошлого урока, проверка дом. Задания.

Середина урока

30 минут

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА

Цель работы: определить модуль Юнга стали, оценить погрешность измерений.

Приборы и материалы: резиновый шнур, закрепленный на кронштейне; грузы для растяжения, микрометр или штангенциркуль, линейка.

Краткая теория

Все твердые тела под действием сил деформируются, т.е. изменяют объем и форму. Различаются деформации растяжения (сжатия), сдвига, изгиба, кручения.

Если деформации исчезают после прекращения действия приложенных сил, то они называются упругими. Деформации, частично сохраняющиеся после снятия нагрузки, называются пластическими. Разделение деформаций на упругие и пластические условно. Строго говоря, после любой нагрузки, сохраняются остаточные деформации. Но если они пренебрежимо малы, то деформации считаются упругими.

Рассмотрим деформацию растяжения на примере одного изотропного образца, например, проволоки. Пусть верхний конец проволоки закреплен, а к нижнему подвешиваются различные грузы . В качестве меры деформации растяжения используют абсолютное удлинение  или относительное удлинение , где  – начальная длина проволоки, а  – ее длина при нагрузке. Относительное удлинение  рассчитывается на единицу начальной длины и поэтому, в отличие от абсолютного удлинения , от длины проволоки не зависит.

Величина

                                                                                                    (1)

определяет упругую силу, действующую на единицу площадки, перпендикулярной направлению силы. Она называется напряжением.

В пределах упругих деформаций напряжение прямо пропорционально относительному удлинению (закон Гука для деформации растяжения):

                                                     ,                                                (2)

где  - коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости (модулем Юнга) материала образца. Модуль упругости численно равен напряжению, которое возникло бы в теле при его относительном удлинении, равном единице, если бы деформация оставалась упругой.

Зависимость напряжения  от относительного удлинения  изображена на рисунке 1. При малых деформациях (от 0 до ) выполняется закон Гука; это практически линейный участок 0a . Максимальное напряжение , соответствующее этому участку, называется пределом пропорциональности. Предел упругости  - это максимальное напряжение, при котором еще сохраняются упругие свойства тела. На участке ab деформация нелинейная, но еще упругая (обычно этот участок очень малый:  больше на доли процента.) При напряжениях, больших , деформация становится пластической: в теле после снятия нагрузки наблюдается остаточная деформация . При напряжениях  удлинение нарастает практически без увеличения нагрузки. Это область текучести материала (участок cd). На участке de происходит некоторое упрочение образца. После достижения максимального значения  – предела прочности – напряжение резко уменьшается, и образец разрушается (точка f на графике).

Рис. 1. Зависимость нормального напряжения
от относительного удлинения

Описание установки

Рис.2. Описание установки по определению модуля Юнга

Модуль Юнга вычисляется по формуле полученной из законаГука:

                                          (3)

где Е - модуль Юнга; F - сила упругости, возникающая в растянутом шнуре и равная весу прикрепленных к шнуру грузовF = P = m*g; S - площадь поперечного сечения деформированного шнура; l₀ - расстояние между метками А и В нане растянутом шнуре (рис. б); l - расстояние между этими же метками на растянутом шнуре (рис. в). Если поперечное сечение имеет форму круга, то площадь сечения выражается через диаметршнура:

                                          (4)

Окончательная формула для определения модуля Юнга имеет

вид:

                                      (5)

Выполнение работы

1.     Прикрепите отрезок резинового шнура к штативу одним из концов. Измерьте его диаметр и запишите в таблицу.

2.     Поставьте на нем произвольно две отметки А и В на расстоянии не менее 10 см друг от друга. Измерьте и занесите измеренное значение в таблицу.

3.     Подвесьте на свободный конец шнура груз известной массы m и измерьте новое расстояние между точками А и В.

4.     Результаты измерений занесите в таблицу 1.

5.     Вычислите модуль упругости резины по формуле (5).

6.     Определите абсолютные погрешности измеряемых величин.

7.     Вычислите относительную погрешность модуля упругости по формуле

8.     Рассчитайте абсолютную погрешность: .

9.     Запишите ответ в виде:

10. Сравните полученные данные с табличными и сделайте вывод, ответив на контрольные вопросы.

Таблица 1.

Результаты измерений и расчетов для определения модуля упругости.

Контрольные вопросы

1.     Сформулируйте закон Гука для изучаемых деформаций. Исходя из каких соображений подбираются внешние нагрузки для проверки закона Гука?

2.     Каков физический смысл модуля Юнга? От чего зависит эта величина?

3.     Опишите зависимость  от при растяжении стержня.

Карточки для ЛР 2

Конец урока

2 минуты

Домашнее задание

Рефлексия. Критерии оценивания (обсудить цели обучения).

Учитель задает вопросы классу:

1.  Какие критерии мы можем отметить как выполненные нами?

2. Можно ли сказать, что теперь мы достигли нашей цели обучения?

Общеклассное обсуждение.

Далее учитель определяет домашнее задание:

Если все понятно, тогда достаточно повторить пройденный материал в тетрадях.

Если были затруднения в восприятии материала, тогда учитель предлагает учащимся в качестве дополнительного материала обратиться к учебнику.

28-29 слайд

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение техники безопасности

Поддержку планирую осуществить через общеклассное обсуждение результатов работы с тестовыми заданиями в начале урока, индивидуальное консультирование во время решения задач.

По результатам выполнения тренировочных заданий в конце каждого урока.

Создание благоприятной психологической атмосферы, соответствие заданий уровню подготовленности учащихся, смену видов деятельности, консультирование.

Рефлексия по уроку

Были ли цели урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли были временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Используйте данный раздел для размышлений об уроке. Ответьте на самые важные вопросы о Вашем уроке из левой колонки.

Поставленные цели обучения весьма реалистичны,учащиеся уже изучали на качественном уровне данную тему в 7-х и 8-х классах, в связи с чем не возникло проблем у учащихся в усвоении сравнительно нового материала, результатом чего явилось достижение поставленных ЦО.

Дифференциация проведена правильно, каждому учащемуся был оказан индивидуальный подход (подмостки, кто в них нуждался).

Временные этапы урока выдержаны, отступлений от плана урока не было. Все запланированные действия на уроке были выполнены.

Общая оценкахорошо

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте, как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте, как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?