Характеристика твердого состояния вещества. Упругие свойства твердых тел. Закон Гука

Цели
урока:
1) усвоить понятия деформации, пластичности и хрупкости, механического напряжения, модуля Юнга; закон Гука; познакомиться с различными видами деформации;
2) научиться решать простейшие задачи на закон Гука, определять вид деформации;
3) убедиться в том, что в природе выполняется закон соответствия формы и содержания на примере деформаций твердых тел.
Знание только тогда знание, когда оно приобретено усилиями своей мысли, а не памятью.
Л.Н.Толстой

Физический тест

Тест
Запиши номер правильного ответа в таблицу
вызов таблицы
Вопрос
№ 1
Какой фазовый переход изображен на рисунке ?
1.Плавление.
2.Кристаллизация.
3.Конденсация.
4.Парообразование.

Тест
Запиши номер правильного ответа в таблицу
вызов таблицы
Вопрос
№ 2
При каком условии начинается кристаллизация жидкости?
1.При сжатии жидкости.
2.При достижении температуры конденсации.
3.При определенной температуре все молекулы оказываются в положении устойчивого равновесия.

Тест
Запиши номер правильного ответа в таблицу
вызов таблицы
Вопрос
№ 3
Кубик, вырезанный из монокристалла, нагреваясь, может превратиться в параллелепипед. Почему это возможно?
1.Вследствие анизотропии.
2.Вследствие расширения.
3.Вследствие текучести.
4.Вследствие упругости.

Тест
Запиши номер правильного ответа в таблицу
вызов таблицы
Вопрос
№ 4
Если тело обладает анизотропией, означает ли это, что оно является кристаллическим?
1.Да.
2.Нет.

Тест
Запиши номер правильного ответа в таблицу
вызов таблицы
Вопрос
№ 5
На каком рисунке изображена гранецентрированная кубическая решетка?

Вот так вопросик…
В технике конструкции машин и механизмов подвергаются действию различных сил, вследствие чего они на некоторое время изменяют свои формы.
А что происходит при этом с решеткой кристалла?

Типы деформаций
Механические свойства твердых тел обусловлены их молекулярной структурой. Внешнее механическое воздействие на тело может приводить к изменению его формы и объема, т. е. к деформации.
Деформация — изменение формы и размера твердого тела под действием внешних сил.
Упругие
Пластичные
Хрупкие
Вопросы для размышления

Упругие
деформации
При упругих деформациях справедлив закон Гука: величина деформации пропорциональна вызывающей ее силе,
Fупр = –kx. Коэффициент k называется жесткостью.
Многие из окружающих нас тел могут деформироваться, то есть изменять свою форму под внешним воздействием. Это изменение называется упругим, если тело полностью восстанавливает свою форму после прекращения внешнего воздействия.

Примеры упругих
деформаций
Способностью к упругой деформации обладает, например, спиральная пружина. Мерой деформации пружины может служить ее удлинение, то есть разность длин пружины, возникающая в результате внешнего воздействия.
Δl
Упруго деформируются резина, сталь, человеческое тело, кости и сухожилия.
Биологическая ткань допускает восьмикратную упругую деформацию.

Пластичная деформация — деформация, сохраняющаяся после прекращения действия внешней силы.
Пластичные
деформации
Пластичны свинец, алюминий, воск, пластилин, замазка, жевательная резинка.

Хрупкие деформации являются необратимыми.
Материалы, у которых разрушение происходит при деформациях, лишь незначительно превышающих область упругих деформаций, называются хрупкими
Хрупкие
деформации

Примеры хрупких тел
фарфор
чугун
стекло
алмаз

Вопросы для размышления
Что называют деформацией?
Какие деформации называют упругими?
Приведите примеры упругих деформаций.
Какие деформации называют пластическими?
Приведите примеры пластических деформаций.
Приведите примеры хрупких тел.

Виды деформаций
Растяжение (сжатие)
изгиб
кручение
сдвиг
Результат исследования

Так что же происходит с кристаллической решеткой при деформациях ?
Оценим результаты небольшого опыта - демонстрации

Деформацию растяжения (сжатия) характеризуют абсолютным удлинением
и относительным удлинением
Растяжение (сжатие)
растяжение сжатие детали балки

Изгиб
Эта деформация приводит к неоднородному сжатию или растяжению

Кручение
Деформация кручения приводит к неоднородному растяжению и сдвигу

Сдвиг
Деформацию, при которой происходит смещение слоев тела относительно друг друга, называют деформацией сдвига

Механическое напряжение
Упругая деформация (растяжение) стержня, длина которого 10, а площадь поперечного сечения S, под действием внешней силы F .
Для характеристики упругих свойств тела вводится механическое напряжение.
Механическое напряжение — физическая величина, равная отношению силы упругости к площади поперечного сечения тела:
Напряжение измеряется в паскалях (Па).

Сравнивая и можно
заметить, что закон Гука преобразуется в
выражение , где коэффициент пропорцио-
нальности называют модулем упругости (или модулем Юнга) Е. Модуль Е характеризует вещество, из которого сделан стержень. Модуль Юнга измеряется в паскалях (Па).
Закон Гука
Эта зависимость получила название закона Гука
При упругой деформации тела механическое напряжение прямо пропорционально относительному удлинению тела:

Разминка
Какого вида деформации испытывают:
а)ножки скамейки; б)сиденье скамейки; в)натянутая струна гитары; г)винт мясорубки;
2. К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2мм подвешен груз массой 10кг. Найти механическое напряжение в проволоке.

Ответы к разминке
1. а)сжатие: б)изгиб; в)растяжение; г)кручение;
2.