Учительська світлиця

УРОК № 76 / ІІІ.2-9. ЗАКОН ГУКА. МОДУЛЬ ЮНГА. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

Мета: 1) поглибити знання учнів з фізики твердого тіла, ввести поняття механічної напруги, модуля Юнга, сприяти розумінню алгоритму виведення формули залежності коефіцієнта жорсткості пружного тіла від його довжини, площі перерізу та речовини, сформувати вміння розв'язувати задачі на застосування закону Гука;

2) продовжити формування алгоритмічного мислення, уміння аналізу фізичної задачі, уміння обирати оптимальний шлях її розв'язування;

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 знають закон Гука, застосовують його для розв'язування задач.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 2 хв

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 2 хв

ІІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

Фронтальне опитування

1. Що таке деформація?

2. Яку деформацію називають пружною? Пластичною?

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

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

5. Що таке сила пружності? Наведіть формулу закону Гука, який вивчали у 7 класі.

Один із учнів на дошці записує формули абсолютного Δl = |l - l₀| та відносного видовження твердого тіла.

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Дослід 1. Учитель розтягує пружину. При знятті навантаження пружина повертається у вихідне положення.

Запитання до класу

1. Як спрямована сила пружності?

2. Які назви має сила пружності у випадках:

■ коли тіло підвішене до нитки?

■ коли тіло перебуває на підпорі?

Експериментальна задача

До пружини послідовно підвішують тягарці масами 100 г, 200 г, вимірюють видовження, визначають силу пружності й на дошці учень будує графік залежності F = F(Δl).

Запитання до класу

1. Як напрямлена сила пружності при розтягненні пружини?

2. Куди прикладена ця сила?

3. Чи змінюється сила пружності зі зміною видовження пружини? Як?

4. Як у математиці називають залежність, зображену на графіку?

5. Якщо взяти іншу пружину (з іншого металу, іншої довжини тощо), на що це вплине? Що зміниться? Що залишиться незмінним?

Спостереження показують, що за невеликих деформаціях механічна напруга пропорційна відносному видовженню:

σ = Е|ε|.

Ця формула є одним із видів запису закону Гуку для розтягнення (стиснення). У цій формулі відносне видовження узяте за модулем, оскільки воно може бути і позитивним, і негативним.

· Коефіцієнт пропорційності E в законі Гука називають модулем пружності (модулем Юнга).

Чим більший модуль пружності Е, тим менше деформується стрижень за інших рівних умов (l₀, S, F). Модуль Юнга характеризує опірність матеріалу пружній деформації розтягування або стиснення.

Закон Гука можна записати формулою:

Враховуючи, що

· Максимальну напругу, за якої ще виконується закон Гука, називають межею пропорційності σ_пр.

V. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ

Відповіді на запитання

1. Коли виникає деформація тіла? чому виникає сила пружності?

2. Що таке сила натягу? Що таке сила нормальної реакції?

3. Чому під час будівництва треба звертати увагу на межу і запас міцності матеріалів?

Розв'язування задач

1. Визначте жорсткість латунного стрижня довжиною 10 см та площею поперечного перерізу 2 мм². Модуль Юнга латуні 100 ГПа.

2. До алюмінієвого дроту довжиною 10 м і площею поперечного перерізу 7 мм² підвісили вантаж 10 кг. Визначте абсолютне та відносне видовження дроту. Модуль Юнга алюмінію 70 ГПа.

VI. РЕФЛЕКСІЯ

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

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

2. Розв’язати задачу.

Сталеву штабку шириною 0,16 м і товщиною 0,012 м розтягують силою 200 кН. З яким запасом міцності працює штабка, якщо межа міцності сталі, з якої вона виготовлена, дорівнює 4,2 ∙ 10⁸ Н/м²?