И.Ньютон

Урок 31/11. СИЛЫ В ПРИРОДЕ

Цель урока: дать представление о силе упругости. Распространить решение прямой и обратной задачи механики на случай движения тела под действием силы упругости.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: набор пружин с держателями, набор грузов, линейка демонстрационная, штатив универсальный, модель для изучения деформаций.

План урока: 1. Вступительная часть 1-2 мин.

2. Опрос 10 мин.

3. Объяснение 20 мин.

4. Закрепление 10 мин.

5. Задание на дом 2-3 мин.

II. Работа над ошибками, допущенными при выполнении контрольной работы.

Опрос фундаментальный: 1. Самое важное в 4-ой главе. 2. Значение законов Ньютона.

Задачи:

1. Обезьяна массой m висит на нижнем конце длинной лианы на высоте Н над землей. Кусок лианы массы М обрывается. Обезьяна начинает карабкаться вверх, оставаясь, все время на высоте Н. Через какое время лиана коснется земли?

2. Автодрезина везет две платформы с грузом, развивая силу тяги 800 Н. Масса первой платформы 12 т, второй 8 т. С какой силой натянуто сцепление между вагонами. Трение не учитывать.

Вопросы:

1. Забить гвоздь в фанерную стенку трудно – при ударе фанера прогибается. Однако гвоздь удается забить, если с противоположной стороны стенки поместить массивное тело, например, топор. Как это объяснить?

2. Под действием какой силы прогибаются рельсы при движении по ним железнодорожного состава?

3. Два тела различной массы, связанные нитью, движутся с ускорением по горизонтальной поверхности под действием силы . Зависит ли сила натяжения нити от того, к какому из тел она приложена?

4. К динамометру с двух сторон через два неподвижных блока подвешены два груза по 1 кг каждый. Что покажет прибор?

5. В известных опытах О. Герике с магдебургскими полушариями с каждой стороны полушарий впряглось по 8 лошадей. Получилась ли бы более сильная тяга, если прикрепить одно полушарие к стенке, а к другому припрячь 16 лошадей?

ΙΙΙ. Четыре типа фундаментальных взаимодействий (повторение). Сила – причина изменения скорости тела (причина ускорения). Какие силы вы знаете? Силы упругости и силы тяготения (растяжение пружины, падение тела, груз на пружине). Первые действуют непосредственно при контакте, вторые – через пустое пространство. Силы трения (демонстрация). Электрические и магнитные силы (демонстрация).

Все эти силы, проявление двух сил природы – гравитационных или электромагнитных (еще два вида сил действуют внутри атомного ядра).

Какие тела участвуют в гравитационном взаимодействии? В электромагнитном? Участвуют ли в гравитационном взаимодействии атомы, из которых состоят тела? А в электрическом? Демонстрация модели твердого тела (шарики на пружинах). Электромагнитная природа силы упругости.

Деформация – изменение взаимного положения множества частиц тела, приводящее к изменению его размеров и формы.

Виды деформаций (демонстрация). Причина деформации – сила. Деформация растяжения. Абсолютное и относительное удлинение. Сила упругости ( _упр).

F_упр= k_· ∆ℓ

∆ℓ = F_д = k∆ℓ →

Закон Гука: "Каково удлинение, такова и сила".

Сила упругости ( _упр) - свойство тела противодействовать изменению его размеров и формы, измеряемое при малых деформациях растяжения и сжатия произведением коэффициента жесткости тела на его абсолютное удлинение.

Силы реакции опоры / / и сила натяжения нити / /.

«Паспорт» силы упругости:

Природа (электромагнитная);

Модуль (F_упр = k·∆ℓ);

Точка приложения (точка касания деформированной пружины с телом);

Направление (в сторону, противоположную деформации).

Параллельное и последовательное соединение пружин (демонстрация).

Вывод: При параллельном соединении пружин общая жесткость увеличивается , а при последовательном соединении – уменьшается .

IV. Задачи:

1. При помощи пружинного динамометра с ускорением 2,5 м/c², направленным вверх, поднимают груз массой 2 кг. Найдите удлинение пружины динамометра, если ее жесткость 1000 Н/м.

2. Найдите удлинение стальной пружины длиной 50 см, к концу которой прикреплен шарик массой 100 г, если он при вращении делает 60 об/мин. Жесткость пружины 10⁴ Н/м.

3. В углу находится клин с углом при основании. На клине покоится тело массы m, которое удерживается легкой нитью, прикрепленной к стене. С какой силой клин давит на стену. Трения нет.

4. К концам веревки, масса которой М и длина ℓ, приложены в осевом направлении силы F₁ и F₂, причем F₂> F₁. Найти натяжение веревки в сечении Х.

Вопросы:

1. Как заставить гирю в 10 Н растягивать пружину динамометра с силой, большей 10 Н?

2. Какие виды деформаций испытывает корпус самолета при взлете и посадке?

3. Почему мяч подпрыгивает, когда им ударяют о землю, а камень нет?

4. Почему опасно рывками вручную поднимать шахтную клеть?

5. Для спасения людей, прыгающих из окон высокого здания во время стихийного бедствия, пожарные используют круглый брезентовый стол. Как объяснить факт спасения людей в этом случае?

6. Почему для уменьшения натяжения проводов увеличивают их провес?

7. При торможении автобуса или вагона метро наблюдается следующее явление: пассажиры сначала наклоняются вперед, а затем, после остановки вагона, резко отклоняются назад. Почему?

8. При прополке посевов вручную сорняки не следует выдергивать из земли слишком быстро. Почему?

9. Шланг для полива лежит на земле. Если он изогнут и по нему начинает течь вода, то шланг распрямляется. Почему?

V.