Учительська світлиця

УРОК № 75 / ІІІ.2-8. ВИДИ ДЕФОРМАЦІЙ ТВЕРДИХ ТІЛ. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ

Мета: 1) ознайомити учнів з механічними властивостями твердих тіл: пружною та пластичною деформаціями; розглянути види деформацій, абсолютне та відносне видовження; ввести діаграму розтягу твердого тіла та охарактеризувати всі ділянки діаграми;

2) продовжити формування уявлення про внутрішній світ речовини, розвивати мислення учнів, уміння чітко висловлювати свої думки;

3) показати роль наукового пізнання природи та застосування фізичних теорій для пояснення властивостей речовини, що перебуває в твердому стані, продовжити формування політехнічного світогляду учнів.

Очікувані результати: учні розрізняють типи деформацій, характеризують ділянки діаграми розтягу твердого тіла.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 2 хв

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 2 хв

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

Фронтальне опитування

· Які тіла називають твердими?

· Назвіть основні властивості твердої фази речовини з погляду МКТ.

· Що ми розуміємо під силою пружності?

IV. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Учитель обговорює з учнями питання: для чого вивчають властивості твердих тіл?

V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Вивчення нового матеріалу здійснюється за планом.

1. Пружна, пластична деформації, пояснення їх з погляду молекулярно-кінетичної теорії.

2. Види деформацій.

3. Абсолютна і відносна деформації.

4. Пружність, пластичність, крихкість, твердість, запас міцності.

Спочатку вводиться поняття деформації тіла.

Дослід. Падіння поролонової губки та шматка пластиліну.

· Чи однаковий кінцевий результат? У чому різниця?

Обговорення результатів досліду. Введення поняття пружної та пластичної деформацій.

Прикладами пружних деформацій є деформації гумового шнура, гумки, сталевої пружини, сталевих кульок під час зіткнень.

Дослід. Взяти пружину і розтягнути. Вона видовжилась, але якщо на неї більше не діяти, то вона повертається в попереднє положення.

За зміною форми тіла деформації поділяють на п’ять видів, які зводяться до перших трьох:

1. Розтягнення (канати, троси, ланцюги, сухожилля).

2. Стиснення (колони, стовпи, стіни, хребти).

3. Зсув (заклепки, шпонки, болти, м’язи).

4. Кручення = розтягнення + зсув (свердла, шурупи, вали, шкіра).

5. Вигин = розтягнення + стиснення (мости, панелі, балки, осі, кістки).

Усередині вигнутого тіла є шар, який майже не зазнає зміни розмірів, — нейтральний шар. У разі його видалення:

1) економиться матеріал;

2) підвищується міцність конструкції внаслідок зменшення навантаження.

У сучасній техніці і в будівництві замість стрижнів і суцільних брусів використовують: труби, двотаврові балки, рейки, швелери, що полегшує конструкцію й економить матеріал.

Сама природа наділила людину й тварину трубчатими кістками кінцівок, а злаки та деякі рослини — трубчастими стеблами.

Складання узагальненої таблиці.

Далі вводяться поняття абсолютного та відносного видовження.

де ε — відносне видовження тіла (%); Δl — абсолютне видовження тіла (м); l₀ — початкова довжина тіла (м).

Також вводиться поняття механічної напруги.

де σ — механічна напруга тіла (Па); F_пр — сила пружності, що виникає в тілі під час розтягнення (стиснення) (Н); S — площа перерізу тіла (м²).

Для дослідження деформації розтягнення стрижень з досліджуваного матеріалу за допомогою спеціальних пристроїв (наприклад, за допомогою гідравлічного преса) піддають розтягненню і вимірюють видовження зразка і механічну напругу, що виникає в ньому. За результатами дослідів накреслюють графік залежності механічної напруги σ від відносного видовження ε. Цей графік називають діаграмою розтягнення.

Обговорення фізичного змісту різних ділянок діаграми. Пояснення механічних властивостей твердого тіла: пружність, пластичність, крихкість, твердість.

· Число, що показує, у скільки разів межа міцності більша за допустиму напругу, називають коефіцієнтом запасу міцності:

Запас міцності вибирають залежно від багатьох причин: якості матеріалу, характеру навантаження (статична або така, що змінюється з часом), ступеня небезпеки, що виникає при руйнуванні, тощо. На практиці запас міцності коливається від 1,7 до 10. Вибравши правильно запас міцності, інженер може визначити допустиму в конструкції напругу.

Запитання, які можна запропонувати під час пояснення нового матеріалу.

1. У кінці XIX ст. партію штанів, відправлюваних з Європи до Америки, упакували і склали в трюмі. Штани злежалися так, що з’явилися «стрілки». Американці із захопленням сприйняли нову, як їм здалося, європейську моду, що потім поширилася по всьому світу.

Що відбулося з тканиною в «стрілці»?

2. Як зміниться поперечний переріз стрижня під час подовжнього стиснення? Під час розтягнення?

VI. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ

Демонструються фрагменти із мультфільму «Ну, постривай!». Задача учнів — зіставити назви видів деформації із фрагментами.

Самостійна робота

Коротко визначити властивості твердих тіл.

1. Пружність — властивість відновлювати свою форму і об’єм після припинення дії сили.

2. Пластичність — властивість зберігати деформацію.

3. Крихкість — властивість руйнуватися до виникнення помітних деформацій.

4. Міцність — здатність матеріалу протидіяти руйнуванню і залишковій деформації.

5. Запас міцності — число, яке показує, у скільки разів межа міцності перевищує допустиме напруження:

Запитання для самоперевірки

1. Що таке деформація?

2. Яку деформацію називають пружною? Пластичною?

3. Назвіть види деформацій.

4. Поясніть, що відбувається з тілом під час його розтягнення і стиснення.

5. Що називають абсолютним видовженням тіла? якою формулою виражається зміст цього поняття?

6. Що називають відносним видовженням? яка формула виражає зміст цього поняття?

7. У чому подібність і розбіжність деформації зсуву і кручення?

8. Охарактеризуйте деформації вигину. чому в техніці й у будівництві замість стрижнів і суцільних брусів застосовують труби, двотаврові балки, рейки, швелери?

9. До якого виду деформації належить зріз?

VII. РЕФЛЕКСІЯ

VIII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

2. Пригадати все, що вчили у 7 класі про силу пружності та закон Гука.

3. Відповісти на питання.

1). Яка стеля міцніша: плоска чи склеписта? Матеріал стелі в обох випадках однаковий.

2). Виконайте рисунок діаграми розтягу для металу і поясніть її. Що називають межею пропорційності? Пружності? Плинності? Міцності?

3). Що називають пластичністю? Крихкістю?