Сила упругости

Цель: Изучение причин возникновения силы упругости, выяснение природы силы упругости.
Задачи урока:
Дидактические:
Постановка цели физического эксперимента.
Отработка навыков работы с физическими приборами.
Отработка навыков построения предположений и гипотез и подтверждение их опытным путем.
Отработка учащимися умений самостоятельно делать выводы исходя из полученных результатов.
Развивающие:
Развитие речевых навыков, умения говорить монологом.
Развитие способностей учащихся к анализу и синтезу.
Развитие теоретического мышления.
Воспитательные:
Развитие умений работать в группе, развитие сотрудничества.
Воспитание умения выслушивать товарища, уважать мнение оппонента.
Воспитание уважения к историческому пути познания и науке древних мыслителей.

ПЕРЕВЕДИТЕ:
0,12 кН
4200 мН
0,007 МН
120 Н
4,2 Н
7000 Н
Н

тест
1. Что такое сила?
а) любое изменение формы тела;
б) мера взаимодействия тел;
в) точного понятия нет.
2. Какой буквой обозначают силу?
а) S;
б) m;
в) F.
3. Какую силу называют силой тяжести?
а) сила, с которой Земля притягивает к себе тела;
б) притяжение всех тел Вселенной друг к другу;
в) физическая величина, характеризующая инертность тела.
4. Как направлена сила тяжести?
а) вертикально вниз;
б) вертикально вверх;
в) вправо.
5. От чего зависит результат действия силы на тело?
а) массы;
б) модуля, направления, точки приложения;
в) объёма, плотности, расстояния.

Ответы:
Б
В
А
А
Б

Сила упругости
Силой упругости называют силу, которая возникает в теле при изменении его формы или размеров. Это происходит, если тело сжимают, растягивают, изгибают или скручивают. Например, сила упругости, возникшая в пружине, действует на кирпич (см. рисунок). Сила упругости всегда направлена противоположно той силе, которая вызвала изменение формы или размеров тела.

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.

Виды деформаций:
растяжение (тросы, цепи);
сжатие (колонны, стены);
сдвиг (болты, заклёпки);
кручение (гайки, валы, оси);
изгиб (мосты, балки).

РАСТЯЖЕНИЕ
СЖАТИЕ
СДВИГ
КРУЧЕНИЕ
ИЗГИБ

Практическое задание
На штативе закреплена пружина, отмечены: нулевой уровень (точка отсчёта) и конечного положения пружины в состоянии покоя.
Этапы:
измерить длину пружины в первоначальном положении;
подвесить к пружине 5 грузиков, масса каждого по 100 г;
прикрепить стрелку в конечном положении пружины;
измерить длину пружины в конечном состоянии пружины;
найти разность длин пружины.
Lо – начальная длина пружины;
L – конечная длина пружины;
L = L – Lо – изменение длин пружины.
Вывод: модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо пропорционален изменению длины тела.

Данные эксперимента вносятся в таблицу, и по ним строится график.

Закон Гука: Сила упругости прямо пропорциональна удлинению тела до некоторого предельного значения ~ Δl
|F упр|=kΔl
I Fупр I

k=Fупр/Δl
[k]=Н/м
k - жесткость

Определите по графикам, какое тело имеет наибольшую жесткость?
Fупр,Н
Δl,м
1
2

От чего зависит жесткость?
длины площади материала
поперечного
сечения
k

Диаграмма растяжения
участке 0-1 выполняется закон Гука, т. е. нормальное напряжение пропорционально относительному удлинению
(участок 1-2), не возникает остаточная деформация, называют пределом упругости.
Увеличение нагрузки выше предела упругости (участок 2-3) приводит к тому, что деформация становится остаточной.
(участок 3-4 графика). Это явление называют текучестью материала..
(участок 4-5 графика). Максимальное значение нормального напряжения sпр, при превышении которого происходит разрыв образца, называют пределом прочности.

Интересно знать:
В конце XIX в. партию брюк, отправленных из Европы в Америку, упаковали и сложили в трюме.
Брюки слежались так, что появились «стрелки».
Американцы с восторгом восприняли новую, как им подумалось, европейскую моду,
которая затем распространилась по всему миру.
Что произошло с тканью в «стрелке»?

Интересно знать:
В связи с изучением закона Гука интересен такой случай во время Великой Отечественной Войны. При отражении одной из контратак был подбит немецкий бронетранспортёр и наши бойцы нашли в нём 60 резиновых жгутов. Принесли их в командный пункт и сообразили сделать из них такое оружие. Вырезали из берёзовых прутьев рогатки, только в них заправляли не камни, а гранату – лимонку, которая летела примерно на 150 м. (Хороший гранатомётчик – 45 м). Было изготовлено 52 рогатки. Во время наступления гитлеровцев на них полетели 52 гранаты. Фашисты переполошились, а наши солдаты пошли в контратаку и отбросили противника. Этот пример говорит о том, что в жесткой борьбе с врагами нужны были наряду с храбростью знания, умелое и своевременное их использование, проявление находчивости и изобретательности.

Задача
Какой силой обладал Робин Гуд, если коэффициент жесткости тетивы 10 000 Н/м, а тетиву растянул на 15 см.

Задача
Какой силой обладал Алёша Попович, если коэффициент жесткости тетивы 10 000 Н/м, а тетиву растянул на 20 см.

итоги:
1) Повторение основных понятий:
Что такое деформация?
Какие виды деформации вы знаете?
Дайте определение силы упругости?
Сформулируйте закон Гука?
От чего зависит жесткость?
Где в технике встречаемся с силой упругости

литература
http://festival.1september.ru/articles/503323/
http://demo.home.nov.ru/favorite.htm