Разработка урока "Сила упругости. Закон Гука"

Урок физики в 7 классе Тема: Сила упругости. Закон Гука   Цели: 1.Ввести  понятие  силы   упругости,  выяснить   зависимость  силы  упругости   от  деформации, объяснить устройство и принцип действия динамометра.  2.Продолжить формирование умений наблюдать и объяснять физические явления; проводить эксперимент на простейшем оборудовании. Демонстрации: 1. Деформация линейки под действием груза.  2. Упругая и пластическая  деформация.  Ход урока: I. Организационный момент.          Механические явления чрезвычайно многообразны, поэтому, на первый взгляд для их объяснения   надо   учитывать   много   различных   сил.   Но   оказалось,   что   все   механические явления можно объяснить с помощью всего трех видов сил. Это: Силы всемирного тяготения, Силы упругости, Силы трения.   II. Актуализация знаний.       1.Фронтальный опрос: ­Что же такое сила? Каковы единицы силы? ­Что может произойти с телом, на которое действует сила? ­Что является причиной падения всех тел на землю? ­Какую силу называют силой тяжести? ­В чем причина ее возникновения? ­Как зависит сила тяжести от массы тела? ­На   какой   из   автомобилей   –   «Волгу»   или   «Жигули»   ­   действует   большая   сила   тяжести? Почему? ­Объем бензина в баке автомашины уменьшился в 2 раза. Как изменилась при этом сила тяжести бензина? Объясните. ­Что можно сказать о скорости тела, к которому не приложена никакая сила (F = 0)?   2. Решение задачи Найти силу тяжести, действующую на тело массой 2 кг. Изобразите эту силу графически на чертеже в масштабе 10Н/см.  Дано:                       Решение: m= 2 кг                    Fт= mg g=10 Н/кг                Fт = 2 кг × 10 Н/кг = 20 Н Найти:                     Длина вектора силы тяжести составляет 2 см. Fт = ?                        Направлена сила вертикально вниз. III.  Первичное восприятие и осознание учащимися нового материала. а) проблемное изложение. ­ Сила тяжести – это сила, с которой Земля притягивает к себе тела. Она всегда направлена вертикально вниз. ­ Представьте себе такую ситуацию, что Землю убрали, её нет. Что тогда произойдет с телом? 1 ­ Тело начнет движение вертикально   вверх, в противоположную сторону Fт. А, ведь, тело совершает   движение,   когда   на   него   действует   сила.   Значит,   существует   какая   ­   то   сила, отличная от силы тяжести. ­ А, чтобы узнать, как называется эта сила, вы закончите фразу из стихотворения , которое я вам прочитаю  Вот дощечка через речку, По ней как речку перейти? Шагом иль бегом без трудностей, Поможет нам сила …   (упругости) (слайд 1) ­ Тема сегодняшнего урока « Сила упругости. Закон Гука»  На   все тела, находящиеся вблизи Земли, действует ее притяжение. Под   действием силы тяжести падают на Землю капли дождя, снежинки, оторвавшиеся от веток листья. Но когда тот,   же   снег   лежит   на   крыше,   его   по­прежнему   притягивает   Земля,   однако   он   не проваливается сквозь крышу, а остается в покое. Что препятствует его падению? Крыша. Она действует   на   снег   с   силой,   равной   силе   тяжести,   но   направленной   в   противоположную сторону. Что это за сила?  Чтобы ответить на этот вопрос проведём опыт: Для этого возьмем полоску фанеры или линейку, установим ее на две опоры, а сверху положим полиэтиленовый мешочек с речным песком. ­Что произошло с опорой? ­Что произошло с помещенным на нее телом? ­До каких пор прогибалась опора? Далее   демонстрируем   растяжение   пружины   (резинки),   сжатие   резинового   мяча,   смещение страниц   толстой  книги,  изгиб  линейки,  закрепленной  с  одного  конца,  закручивание  куска ткани.  б) понятие деформации ­Что произошло с телами во всех наблюдаемых случаях?  С. Михалков, «Азбука». Что случилось? Что случилось? С печки азбука свалилась. Больно вывихнула ножку Прописная буква М, Г ударилась немножко, Ж рассыпалась совсем! Потеряла буква Ю Перекладину свою! Очутилась на полу, Поломала хвостик У! Ф, бедняжку, так раздуло – Не прочесть ее никак! Букву Р перевернуло – Превратило в мягкий знак! Буква С совсем сомкнулась – Превратилась в букву О. Буква А, когда очнулась, Не узнала никого. 2 ­ Какое явление описывает поэт в своем стихотворение?  (деформацию) (слайд 3)   Деформация – это изменение формы или размеров тела. в) понятие упругой и пластической деформации.  Работа с восковыми и резиновыми шариками ­ Деформация,   при   которой   тело   восстанавливает   свою   форму   после   снятия   нагрузки, называется упругой. ­ Деформация,   которая   не   исчезает   после   прекращения   внешнего   воздействия,   называют пластическими.  ­Закон Гука справедлив только для упругих деформаций. (слайд 4)    Виды упругих деформаций: 1.Растяжения, сжатия. 2. Сдвига. 3. Кручения. 4. Изгиба. (слайд 5­6)   ­ Что является причиной деформации? Объяснение причин покоя тел, лежащих на опоре или подвешенных на нити. На   середину   горизонтально   расположенной   доски   поставим   гирю.   Под   действием   силы тяжести гиря начнет двигаться вниз и прогнет доску, т.е. доска деформируется. При этом возникает сила, с которой опора действует на тело, расположенное на ней.  Вывод: на гирю кроме силы тяжести, направленной вертикально вниз, действует другая сила, направленная   вертикально   вверх.   Она   и   уравновешивает   силу   тяжести.   Это   и   есть   сила упругости. г)  определение силы упругости   Буквенное обозначение Fупр   ­ Увеличение силы упругости происходит при увеличение прогиба опоры. ­ Когда Fупр = Fт , то опора  и тело останавливаются.  Демонстрация подвеса. Нить (подвес) растягивается. В нити ( подвесе) также возникает сила упругости.   При   растяжении   подвеса   сила   упругости   увеличивается. Если   Fупр   =   Fт   ,   то растяжение прекращается.  ­   Сила   упругости   возникает   только   при   деформации   тел.   Рассматривая   взаимодействия бруска на поверхность стола, шарика, подвешенного на нити, вы можете визуально увидеть деформацию опоры или подвеса. В этих случаях Fупр называется силой реакции опоры.  д) объяснение закона Гука. (слайд 7)    ­ Выясним, от чего зависит сила упругости. Демонстрация опыта с резиновым шнуром (замена грузов) lо – первоначальная длина l– длина шнура после деформации Удлинение шнура Δl = l ­ lо ­ Опыт показал, что модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо пропорционален изменению длины тела.  (слайд  8­9)   ­ В этом заключается закон Гука: Fупр = k ×Δℓ  Δ  ­ удлинение тела, k ­ коэффициент пропорциональности, который называется  жесткостью. ℓ ℓ  [k] = Н/м;   k= Fупр/ Δ ,ℓ    Δ = Fупр/ k  IV. Закрепление  знаний и умений. 1. Беседа по вопросам: ­   Когда   возникает   сила   упругости?­   Что   называется   деформацией   тела?   ­   Какие   виды деформации вы знаете? ­ Как формулируется закон Гука? ­ как записывается закон Гука? 2. Выполнение заданий (слайд  10, 11, 12)   V. Итог урока. (слайд  13)  VI. Домашнее задание   § 26 (слайд  14)