Тема урока: «Исследование упругих свойств твердых тел при малых деформациях»

Тема   урока:   «Исследование   упругих   свойств   твердых   тел   при   малых деформациях» Цель урока: исследовать зависимость модуля Юнга и коэффициента жесткости резины от геометрических размеров образца. Задачи урока: (образовательные) 1. создание условий для развития и самореализации учащихся; 2. создать   условия   для   получения   учащимися   вывода   о   независимости модуля   Юнга   и   зависимости   коэффициента   жесткости   тела   от геометрических размеров и формы тела; 3. экспериментально убедиться в необходимости учета границ применимости закона Гука; 4. создать   условия   для   получения   учащимися   вывода   о   необходимости точных   математических   расчетов   при   проектировании   механических систем. (воспитательные) 1. показать   необходимость   пополнять   свои   знания   на   протяжении   всей жизни. (развивающие) 2. формирование компетентности в решении жизненных задач технического, прикладного характера. Оборудование и ТСО: проекционный экран, мультимедиапроектор, компьютер, оборудование   для   эксперимента   (штатив,   образец   для   исследования,   грузик массой   100   г,   линейка,   штангенциркуль),   опорные   конспекты   –   техническое задание. Ход урока: 1 этап урока: осознание проблемы и необходимости ее решить. Сегодня   мы   продолжим   разговор   об   упругих   свойствах   твердых   тел   и   о   их применении на практике. На   прошлых   уроках   мы   говорили   о   том,   что   еще   в   неолите   наши   предки изобрели   первое   дальнобойное   оружие   –   лук   и   стрелы,   используя   упругость изогнутой   ветки   дерева;   потом   катапульты   и   баллисты,   построенные   для метания   больших   камней,   использовали   упругость   канатов,   свитых   из растительных волокон или даже из женских длинных волос. Разрешите   начать   урок   с  небольшого   видеоролика  ­   «Дальнобойные   орудия» (http://www.youtube.com/watch?v=jKMUymWy_Uw).   При   просмотре   фильма подумайте над вопросом: Что нужно знать об упругих свойствах материала, чтобы эффективнее его использовать? ВИДЕО: (2 мин) (http://www.youtube.com/watch?v=jKMUymWy_Uw) Рассмотренные   примеры   доказывают,   что   проявление   упругих   свойств   было давно известно и давно использовалось людьми.  Но понимание того, что любое твердое тело под действием даже небольших нагрузок обязательно деформируется, хотя и на очень малую величину, впервые появилось в 1660 у Роберта Гука, современника и коллеги великого Ньютона.  1 слайд  Гук   был   выдающимся   ученым, инженером и архитектором. В 1676 он   сформулировал   свое   открытие очень   кратко,   в   виде   латинского афоризма: смысл которого состоит в том,   что  «какова   сила,   таково   и удлинение». Вероятно,   в   это   время   Гук   уже понимал,   – универсальное свойство твердых тел, но считал необходимым подтвердить   что   упругость свою уверенность экспериментально.  И   уже   в   1678   вышла   книга   Гука,   посвященная   упругости,   где   описывались опыты,  из   которых   следует,  что   упругость   есть   свойство  «металлов,   дерева, каменных пород, кирпича, волос, рога, шелка, кости, мышцы, стекла и т.п.»  Вопрос: Что нужно знать об упругих свойствах материала, чтобы эффективнее его использовать? 2 слайд  Предлагаю   Вам   сейчас   пройти   по пути   Роберта   Гука   и   провести эксперименты по исследованию двух физических величин: ­   модуля   упругости   (т.е.   модуля Юнга) ­ коэффициента жесткости Как вы считаете:  Какое оборудование Вам понадобиться?  Какие физические величины мы должны измерить в работе?  Все   ли   упругие   образцы   должны   быть   одинаковы?   Чем   они   должны отличаться? 3 слайд  Какими   измерительными инструментами   нужно   будет пользоваться в работе?  Одинакова   ли   будет   точность линейкой, и измерений   штангенциркулем микрометром?   Предварительные  итоги,  необходимые   для  формулирования  дальнейшей   цели работы   (формулируются   учащимися):   необходимо   провести   исследование   на упругих образцах разной длины и сечения. 2 этап урока: совместное формулирование цели работы: ­   Исследовать   зависимость   модуля   Юнга   и   коэффициента   жесткости резины от геометрических размеров и формы образца. ­ Оценить погрешность измерений 3 этап урока: организация коллективной и групповой работы учащихся: Поскольку   мы  выяснили,  что   необходимо   исследование  на   упругих  образцах разной длины и сечения, то разделимся на 5 групп: 1   –   4   группы:   исследователи,   работающие   на   установках   с   разными геометрическими размерами резиновых полосок. 5   группа:   условно   «технический   контроль»   ­   они   рассчитывают погрешность измерений и включаются в работу группы. Результаты   работы   представим   на   доске   в   общей   таблице   отчета   и сформулируем вывод в работе. № группы l0 Таблица отчета S E k E k 1 2 3 4 4 этап урока: получение экспериментальных данных (каждая группа получает сой результат и записывает его на доске в таблице отчета), анализ полученных результатов и формулировка общих выводов. Выводы: 1. Зависит ли модуль Юнга от геометрических размеров тела? 2. Как вы думаете, от чего зависит модуль Юнга? (от свойств материала, его   молекулярного   строения   –   характеристика   вещества,   как например, плотность или теплопроводность)  3. От чего зависит величина коэффициента жесткости тела?  (от формы и размеров тела, материала) 5 этап урока: применение полученных знаний на практике, решение задач. Рефлексия. Итоги урока.