Сила упругости. Закон Гука.
план-конспект урока по физике (7 класс)

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЕРЕЙСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1

Открытый урок по теме:

(Физика. 7-й класс)

Верея, 2017 – 2018

Цель урока: выяснить природу силы упругости, сформулировать закон Гука.

Задачи:

- обучающие: сформировать знанияо деформации, силе упругости; вывести закон Гука; сформировать способности применять закон Гука при решении задач.

- развивающие: продолжить формирование у учащихся представлений о разнообразии сил в природе, развивать умение наблюдать и объяснять физические явления; проводить эксперимент, делать выводы;

- воспитательные: продолжить формирование навыков коллективной и самостоятельной работы, развивать чувства товарищеской взаимопомощи, ответственности за проделанную работу.

Оборудование: компьютер, экран, мультимедиапроектор, Презентация, 4 штатива с муфтами и лапками, набор грузов по 1Н, 2 разные пружины, 2 разные резинки, прибор для демонстрации видов деформации, резиновые и пластилиновые игрушки, губка, эспандер, гибкие металлические или пластмассовые линейки, 12 полосок бумаги шириной 6-7 см, карточки с заданиями.

Ход урока

I. Организационный момент (1 минута)

Здравствуйте, ребята! Сегодня у нас урок открытых дверей, и, поэтому, мы должны особенно постараться. Покажите все свои знания и умения, и будьте активны, не бойтесь ошибаться, не ошибается только тот, кто ничего не делает.

Актуализация знаний.

II. Актуализация опорных знаний.

Учитель: Повторим пройденный материал.

Посмотрев карточки с условиями задач, два ученика, по желанию, выходят к доске решать задачи.

Задача № 1. На столе лежит дубовый брусок размером 400х100х100 см. Чему равна сила тяжести, действующая на этот брусок ? Изобразите эту силу на рисунке в выбранном масштабе.

Задача №2. На нити подвешен шар массой 200 г. Найдите силу тяжести, действующую на этот шар. Изобразите эту силу на рисунке.

Остальные ученики пишут физический диктант. Для слабослышащих учеников вопросы диктанта напечатаны на карточке.

Физический диктант

1. Что является причиной изменения скорости тела?
2. Как и почему будет двигаться велосипедист при резком торможении?
3. Как найти массу тела по известному объему и плотности?
4. Напишите единицу измерения силы в “СИ” (международной системе единиц ).
5. Напишите формулу для расчета силы тяжести.
6. Чему равно ускорение свободного падения на Земле?
7. Зная свою массу, рассчитайте силу тяжести, действующую на вас в данной момент времени? При расчете ускорение свободного падения округлите до целого значения.
8. Куда приложена сила тяжести?
9. Куда направлена сила тяжести?
10. Переведите силу равную 15кН в “Н”

После написания диктанта, ученики проводят взаимопроверку, обменявшись тетрадями с соседом по парте. На доске открываются правильные ответы диктанта и таблица оценки знаний, которая также отражена в раздаточном материале.

 Два ученика, решавшие задачи у доски, объясняют их решение, остальные слушают, исправляют и дополняют ответы. Это является элементом повторения прошедшего ранее материала.

Оценка знаний учащихся.

III. Изложение нового материала.

Проблемная ситуация (роняю мяч из рук).

Учитель: Вы знаете, что все тела на поверхности Земли испытывают ее притяжение (в этот момент роняю мяч из рук). На любое тело, находящееся на поверхности Земли или вблизи ее действует сила тяжести.

Снежинка, падающая с тела, движется к Земле. Но упав на крышу, она прекращает свое движение. Значит, что-то мешает снежинке двигаться вниз.

Учитель:

В реальном мире, без сомнения,

Не обойтись без тяготения.

Земля притягивает нас,

Не отпуская ни на час.

Но почему в обычной жизни

Лежат тетради на столе,

Сидим на стуле мы спокойно,

Что не пускает нас к земле?

? Что же мешает снежинке и всей толще снега, находящейся на крыше, двигается к центру Земли под действием силы тяжести?

Ответ: снегу мешает продолжать двигаться сила, действующая на него со стороны крыши. Эта сила направлена в сторону, противоположную направлению силы тяжести и численно равна ей. Она компенсирует силу тяжести, и снег ведет себя так, как если бы на него не действовало никакое тело, т.е. находится в состоянии покоя.

Учитель: Рассмотрим еще один пример компенсации силы тяжести.

Опыт 1 (с деревянной линейкой и гирей).

Учитель: Горизонтально расположенная линейка на опорах. Если поставить гирю на эту линейку, то она начнет прогибаться по мере движения гири вниз. Линейка деформировалась и при определенной величине деформации, линейка и гиря останавливаются, гиря движется вниз до тех пор, пока сила на гирю со стороны линейки не уравновесит силу тяжести.

Что это за сила?

А чтобы узнать, как называется эта сила, вы закончите фразу из стихотворения, которое я вам прочитаю (слайд 2).

Вот дощечка через речку,

По ней как речку перейти?

Шагом или бегом без трудностей,

Поможет нам сила (упругости).

Учитель: Сформулируйте тему урока (слайд 3)

Поставьте перед собой цель урока.

Учитель: Запишем тему урока "Сила упругости. Закон Гука" (слайд 3).

Вернемся к нашему опыту и изобразим его на чертеже.

Вывод: деформированная линейка действует на гирю силой, которая уравновешивает силу тяжести, действующую на гирю.

Учитель: Возьмите ластик и сожмите его, изогните, скрутите, что изменяется?

Ученики: Форма, объём.

Учитель. Это явление, связанное с изменением формы или размеров тел, называется деформацией.

Ученики записывают определение деформации в тетрадях.

“Деформация – это физическое явление, при котором изменяются форма или размеры тела”

Учитель: Как вы думаете, что произойдет с телами после прекращения действия на них внешних сил?

Ученики высказывают и обосновывают свои гипотезы, а учитель записывает их на доске:

- тела останутся в том же состоянии, что и при действии сил (деформация сохранится);

- тела вернутся к первоначальному состоянию (деформация исчезнет);

- некоторые тела сохранят деформацию, после прекращения действия сил, а некоторые вернуться к первоначальному состоянию.

Учитель вызывает (по желанию) учеников для дальнейшей демонстрации опытов:

- с линейкой (ученик убирает металлический цилиндр, и линейка возвращается в первоначальное состояние – деформация исчезает);

- со шнуром (ученик снимает груз с резинового шнура – деформация исчезает);

- с резиновым мячом (деформация исчезает после прекращения действия сил);

- с куском пластилина (ученик сжимает руками кусок пластилина, деформирует его, ученики видят, что после прекращения действия рук, пластилин сохраняет деформацию).

Учитель задает вопрос. Какая из высказанных гипотез верна?

Ученики. Верна третья гипотеза. Иногда деформация исчезает после прекращения действия внешних сил, а иногда сохраняется.

Учитель. Верно. Деформация бывает упругой, когда она исчезает после прекращения действия внешних сил, и пластической, когда она сохраняется.

Ученики записывают в тетрадь определения упругой и пластической деформации. Деформации, которые полностью исчезают, после прекращения действия внешних сил, называются упругими. Деформации, которые не исчезают после прекращения действия внешних сил, называются пластическими. 

Учитель. Предлагает обучающимся подумать, какие виды деформации бывают? Изгиб, кручение, сгиб, сжатие, растяжение.

Физкультминутка

Учащимся предлагается встать со своих мест, и, закрепляя виды деформации, показать с помощью своего тела все 5 видов деформации: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб.

Учитель: Молодцы! Во время физкультминутки вы испытали на себе различные виды деформации.

Учитель: А теперь давайте выясним, почему возникает сила упругости?

? Что вы знаете о внутреннем строении твердых тел?

Ответ: все тела состоят из молекул, между которыми есть промежутки. В твердых телах молекулы образуют кристаллическую решетку, а, следовательно, между молекулами существую определенные расстояния.

Учитель: При деформации тела изменяются промежутки между молекулами, которые приводят к возникновению межмолекулярных сил притяжения (при растяжении) и отталкивания (при сжатии). Давайте сформулируем вывод (слайд 9).

Вывод: причиной силы упругости являются межмолекулярные силы взаимодействия.

Учитель: Деформация тела чаще всего очень мала и незаметна визуально. Например, когда гиря стоит на столе, деформация стола не видна, но именно она является причиной того, что тело неподвижно, хотя на него действует сила тяжести. Гораздо проще исследовать силу упругости, когда деформация хорошо заметна и легко поддается измерению. Так, например, происходит при растяжении пружины, если к ней подвешивать поочередно один, два, три груза, то можно заметить, что деформация пружины увеличивается, а, следовательно, увеличивается и сила упругости.

Работа в парах.

Учитель: Определите опытным путем, как зависит сила упругости от величины деформации.

Опыт (с пружиной и грузами по 1Н, 2Н, 3Н)

Карточка-инструкция на каждую парту.

? Как зависит сила упругости от удлинения пружины?

Инструкция эксперимента

1. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений:

2. Закрепите динамометр вертикально в лапке штатива.

3. С помощью измерительной линейки измерьте первоначальную длину пружины.

4. Подвесьте к крючку динамометра груз.

5. Измерьте длину пружины после действия деформирующей силы.

6. По формуле Δl= l- l0 вычислите удлинение пружины.

7. Результаты запишите в таблицу.

8. Аналогичный эксперимент проделайте двумя и тремя грузами.

9. построить график зависимости силы упругости от удлинения пружины.

Учитель: Что является графиком зависимости силы упругости от удлинения пружины?

Сделайте вывод: как зависит сила упругости от удлинения пружины?

Ответ: сила упругости прямо пропорциональна удлинению пружины (т.е. прямая зависимость).

Вывод: эта зависимость была обнаружена на опыте английским физиком Робертом Гуком (1635-1703) и носит название Закон Гука.

Закон Гука: модуль силы упругости при растягивании (или сжатии) тела прямо пропорционален изменению длины тела.

Чем больше удлинение тела, тем больше сила упругости.

Учитель: В формуле закона К - коэффициент пропорциональности - жесткость тела. Выразим К из формулы.

Ученики:  

Учитель: Единица измерения?

Что это значит?

Ученики:  это жесткость тела при удлинении которого на 1 м.

Учитель: Где встречаем мы проявление силы упругости?

Ученики:   В технике: амортизаторы, рессоры, канаты, тросы, шахтовые стойки, арбалет, катапульта, спицы колес, использование таврового и двутаврового сечения в машиностроении.

В природе: Стебли растений, злаков имеют трубчатую форму, молоденькие побеги тоже свернуты в трубочку - так лучше устоять на ветру.

В организме человека:  Кости, мышцы, суставы испытывают деформацию. Кости - трубчатые, суставы заполнены губчатым веществом. Хрящи действуют как амортизаторы, смягчая резкие толчки и несут защитные функции тела при сотрясениях. У человека и животных кости черепа, грудной клетки округлой формы. Оболочка яиц, орехов, панцирь жуков, раков, черепах. Такая форма смягчает удары, резкие толчки, предохраняя жизненно важные органы.

В строительстве:   Большую прочность имеют арки, своды, цистерны, бочки.

IV. Закрепление

1)Изобразить силу упругости в каждом случае.

.

2) На сколько сантиметров растянется пружина, жёсткость которой  под действием силы 100 H?

3) На рисунке изображен лабораторный динамометр.

Шкала проградуирована в ньютонах. Каким будет растяжение пружины динамометра, если к ней подвесить груз массой 200 г? (Ответ дайте в сантиметрах.) Ускорение свободного падения считать равным 10 Н/м.

4) На рисунке представлен график зависимости модуля силы упругости, возникающей при растяжении пружины, от ее деформации. Какова жесткость этой пружины? (Ответ дайте в Н/м.) 

V. Рефлексия

VI. Домашнее задание

П 27

Физический диктант

1. Что является причиной изменения скорости тела?
2. Как и почему будет двигаться велосипедист при резком торможении?
3. Как найти массу тела по известному объему и плотности?
4. Напишите единицу измерения силы в “СИ” (международной системе единиц ).
5. Напишите формулу для расчета силы тяжести.
6. Чему равно ускорение свободного падения на Земле?
7. Зная свою массу, рассчитайте силу тяжести, действующую на вас в данной момент времени? При расчете ускорение свободного падения округлите до целого значения.
8. Куда приложена сила тяжести?
9. Куда направлена сила тяжести?
10. Переведите силу равную 15кН в “Н”

Физический диктант

1. Что является причиной изменения скорости тела?
2. Как и почему будет двигаться велосипедист при резком торможении?
3. Как найти массу тела по известному объему и плотности?
4. Напишите единицу измерения силы в “СИ” (международной системе единиц ).
5. Напишите формулу для расчета силы тяжести.
6. Чему равно ускорение свободного падения на Земле?
7. Зная свою массу, рассчитайте силу тяжести, действующую на вас в данной момент времени? При расчете ускорение свободного падения округлите до целого значения.
8. Куда приложена сила тяжести?
9. Куда направлена сила тяжести?
10. Переведите силу равную 15кН в “Н”

Физический диктант

1. Что является причиной изменения скорости тела?
2. Как и почему будет двигаться велосипедист при резком торможении?
3. Как найти массу тела по известному объему и плотности?
4. Напишите единицу измерения силы в “СИ” (международной системе единиц ).
5. Напишите формулу для расчета силы тяжести.
6. Чему равно ускорение свободного падения на Земле?
7. Зная свою массу, рассчитайте силу тяжести, действующую на вас в данной момент времени? При расчете ускорение свободного падения округлите до целого значения.
8. Куда приложена сила тяжести?
9. Куда направлена сила тяжести?
10. Переведите силу равную 15кН в “Н”

Физический диктант

1. Что является причиной изменения скорости тела?
2. Как и почему будет двигаться велосипедист при резком торможении?
3. Как найти массу тела по известному объему и плотности?
4. Напишите единицу измерения силы в “СИ” (международной системе единиц ).
5. Напишите формулу для расчета силы тяжести.
6. Чему равно ускорение свободного падения на Земле?
7. Зная свою массу, рассчитайте силу тяжести, действующую на вас в данной момент времени? При расчете ускорение свободного падения округлите до целого значения.
8. Куда приложена сила тяжести?
9. Куда направлена сила тяжести?
10. Переведите силу равную 15кН в “Н”

? Как зависит сила упругости от удлинения пружины?

Инструкция эксперимента

1. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений:

2. Закрепите динамометр вертикально в лапке штатива.

3. С помощью измерительной линейки измерьте первоначальную длину пружины.

4. Подвесьте к крючку динамометра груз.

5. Измерьте длину пружины после действия деформирующей силы.

6. По формуле Δl= l- l0 вычислите удлинение пружины.

7. Результаты запишите в таблицу.

8. Аналогичный эксперимент проделайте двумя и тремя грузами.

9. построить график зависимости силы упругости от удлинения пружины.

? Как зависит сила упругости от удлинения пружины?

Инструкция эксперимента

1. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений:

2. Закрепите динамометр вертикально в лапке штатива.

3. С помощью измерительной линейки измерьте первоначальную длину пружины.

4. Подвесьте к крючку динамометра груз.

5. Измерьте длину пружины после действия деформирующей силы.

6. По формуле Δl= l- l0 вычислите удлинение пружины.

7. Результаты запишите в таблицу.

8. Аналогичный эксперимент проделайте двумя и тремя грузами.

9. построить график зависимости силы упругости от удлинения пружины.

Задачи:

1)Изобразить силу упругости в каждом случае.

.

2) На сколько сантиметров растянется пружина, жёсткость которой  под действием силы 100 H?

3) На рисунке изображен лабораторный динамометр.

Шкала проградуирована в ньютонах. Каким будет растяжение пружины динамометра, если к ней подвесить груз массой 200 г? (Ответ дайте в сантиметрах.) Ускорение свободного падения считать равным 10 Н/м.

4) На рисунке представлен график зависимости модуля силы упругости, возникающей при растяжении пружины, от ее деформации. Какова жесткость этой пружины? (Ответ дайте в Н/м.) 

Задачи:

1)Изобразить силу упругости в каждом случае.

.

2) На сколько сантиметров растянется пружина, жёсткость которой  под действием силы 100 H?

3) На рисунке изображен лабораторный динамометр.

Шкала проградуирована в ньютонах. Каким будет растяжение пружины динамометра, если к ней подвесить груз массой 200 г? (Ответ дайте в сантиметрах.) Ускорение свободного падения считать равным 10 Н/м.

4) На рисунке представлен график зависимости модуля силы упругости, возникающей при растяжении пружины, от ее деформации. Какова жесткость этой пружины? (Ответ дайте в Н/м.)