«Большенуркеевская СОШ» Сармановского муниципального района РТ
Исследовательская работа по физике
на тему «Сила упругости».
Выполнил : Ученика 7 класса
Зарипов Инсаф Ильфакович
Руководитель: Р.Д.Мухаметова
Март, 2010 г.Оглавление
1.Введение ----------------------------------------------------- ----------------------------1
2. Сила упругости. ------------------------------------------------------------------------2
3. Виды деформаций. ----------------------------------- --- -------------------------3
4. Закон Гука. -------------------------------------------- ---------------------------------4
5. Экспериментальное доказательство справедливости
Закона Гука. ---------------------------------------------------- --- --------------- -------5
6. Определение зависимости силы упругости от расстояния отлета.
7. Литература. ---------------------------------------------------- --------------------------6
8. Приложения. -------------------------------------------------- --------- --------------- 7
Сила упругости
Сила упругости возникает при деформациях. Деформация – это изменение формы и размеров тел. При деформациях твердого тела его частицы (атомы, молекулы, ионы), находящиеся в узлах кристаллической решетки, смещаются из своих положений равновесия. Этому смещению противодействуют силы взаимодействия между частицами твердого тела, удерживающие эти частицы на определенном расстоянии друг от друга. Поэтому при любом виде упругой деформации в теле возникают внутренние силы, препятствующие его деформации.
Силы, возникающие в теле при его упругой деформации и направленные против направления смещения частиц тела, вызываемого деформацией, называют силами упругости.
Силы упругости препятствуют изменению размеров и формы тела. Силы упругости действуют в любом сечении деформированного тела, а также в месте его контакта с телом, вызывающим деформации. Например, со стороны упруго деформированной доски D на брусок С, лежащий на ней, действует сила упругости Fупр .
Важная особенность силы упругости состоит в том, что она направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения тел, а если идет речь о таких телах, как деформированные пружины, сжатые или растянутые стержни, шнуры, нити, то сила упругости направлена вдоль их осей. В случае одностороннего растяжения или сжатия сила упругости направлена вдоль прямой, по которой действует внешняя сила, вызывающая деформацию тела, противоположно направлению этой силы и перпендикулярно поверхности тела.
Виды деформаций
| Вид деформации | Признаки |
| Растяжения | увеличивается расстояние между молекулярными слоями. |
| Сжатия | уменьшается расстояние между молекулярными слоями. |
| Кручения | поворот одних молекулярных слоев относительно других. |
| Изгиба | одни молекулярные слои растягиваются, а другие сжимаются или растягиваются, но меньше первых. |
| Сдвига | одни слои молекул сдвигаются относительно других. |
| Упругая | после прекращения воздействия тело полностью восстанавливает первоначальную форму и размеры. |
| Пластичная | после прекращения воздействия тело не восстанавливает первоначальную форму или размеры. |
Связь между силой упругости и упругой деформацией тела (при малых деформациях) была экспериментально установлена современником Ньютона английским физиком Гуком. В 1660 году, когда Гуку было 25 лет, он установил этот закон (зависимости Fупр от х), названный впоследствии его именем. Но опубликовал он этот закон спустя 16 лет, проделав ряд экспериментов подтвердивших данный закон.
Математическое выражение закона Гука для деформации одностороннего растяжения (сжатия) имеет вид:
F=-kx,
где F- сила упругости; х - удлинение (деформация) тела; k - коэффициент пропорциональности, зависящий от размеров и материала тела, называемый жесткостью. Единица жесткости в СИ - ньютон на метр (Н/м).Закон Гука для одностороннего растяжения (сжатия) формулируют так: сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению этого тела.
Экспериментальное доказательство справедливость закона Гука
Рассмотрим опыт, иллюстрирующий закон Гука. Закрепим на штативе конец спиральной пружины(динамометр). Рядом с пружиной или за ней установим и закрепим линейку с миллиметровыми делениями. Подвешиваем к пружине груз массой 0,1 кг и измерим вызванные им удлинение пружины. К первому грузу добавим второй, третий и т.д., записывая каждый раз удлинение пружины. По результатом измерений заполним таблицу.
| № | F=mg, Н | х, м |
| 1 | 1 | 0,025 |
| 2 | 2 | 0,05 |
| 3 | 3 | 0,1 |
Построим график экспериментальной зависимости силы упругости от удлинения пружины.
Определение зависимости дальности полета от силы упругости
Представляю свою конструкцию «рогатка- ручка».
Она состоит из корпуса обыкновенной шариковой ручки, к концу которой прикреплена резинка, и металлической спицы для вязания. Спица устанавливается внутри корпуса.
При «выстреле» резинку и спицу надо держать вместе, но спицу нельзя вынимать из корпуса. Когда отпускаешь резинку, спица через весь корпус отлетает на определенное расстояние.
Благодаря этому эксперименту я установил зависимость дальности полета спицы от силы упругости, возникающий при растяжении резинки. Свой эксперимент я повторил несколько раз, записывая каждый раз значение силы упругости и расстоянии е отлета спицы.Опыты показали дальнос полета зависит от силы упругости резинки. Чтобы увеличить упругость-нужно увеличит растяжение резинки. Тогда и сила упругости будет больше.
Основываясь своему эксперименту, составил таблицу.
| № | F=mg,Н | L,м |
| 1 | 2 | 0,3 |
| 2 | 3 | 0,45 |
| 3 | 4 | 0,6 |
Заключение
В результате проведенной мною работ у меня возникло желание глубже изучать физику. Ведь окружающая нас среда, наша жизнь находятся в неразрывной связи с этим предметом. Ответы на интересующие нас вопросы можно находит основываясь на законы физики.
1. Деформация
Деформация (от лат. Deformatio – искажение) – изменение формы и размеров тела под действием внешних сил.
Деформации возникают потому, что различные части тела движутся по-разному. Если бы все части тела двигались одинаково, то тело всегда сохраняло бы свою первоначальную форму и размеры, т. е. оставалось бы недеформированным. Рассмотрим несколько примеров.
1. Возьмем мягкую резинку для карандаша и нажмем на нее пальцем (рис. 1). Палец, нажимающий на резинку, перемещает верхние слои резинки; нижний слой, лежащий на столе, остается неподвижным, так как он соприкасается с гораздо более жесткой, чем резинка, поверхностью стола. Разные части резинки смещаются по-разному, и резинка меняет свою форму: возникает деформация. Деформированная резинка действует на соприкасающиеся с ней тела с некоторой силой. Палец отчетливо чувствует давление резинки. Если палец убрать, то резинка примет прежнюю форму.
Рис. 1.
2. Возьмем мягкую цилиндрическую пружину и медленно опустим ее одним концом на стол. Пружина окажется сжатой (рис. 2). Происходит эта деформация следующим образом: после того как нижний виток пружины коснулся поверхности стола, этот виток перестает двигаться, верхние же витки пружины продолжают опускаться и приближаются к нижним виткам; пружина сжимается, и появляются силы упругости; движение верхних витков прекращается только тогда, когда возникшая в результате сжатия сила упругости будет в любом месте пружины действовать на вышележащие витки с силой, равной их весу. Но для этого витки пружины должны быть сжаты тем сильнее, чем ниже они расположены, так как действующая с их стороны сила упругости должна уравновешивать вес большего числа витков.
Рис. 2.
3. Пусть на тело действуют силы упругости. Эти силы не могут сообщать ускорений внутренним частям ускоряемого тела. Значит, ускоряемое тело может начать двигаться как целое только после того, как внутри него возникнут деформации, а вместе с ними и силы упругости, которые сообщат внутренним частям тела требуемое ускорение. Таким образом, тело, движущееся с ускорением под действием сил, возникающих при непосредственном соприкосновении, во всех случаях окажется деформированным. Эти деформации и являются причиной возникновения силы, действующей со стороны ускоряемого тела на соприкасающееся с ним ускоряющее.
2. Виды деформации
Деформации растяжения и сжатия. Если к однородному, закрепленному с одного конца стержню приложить силу F вдоль его оси в направлении от стержня, то он подвергнется деформации растяжения. Деформацию растяжения испытывают тросы, канаты, цепи в подъемных устройствах, стяжки между вагонами и т. д. Если на закрепленный стержень подействовать силой вдоль его оси по направлению к стержню, то он подвергнется сжатию. Деформацию сжатия испытывают столбы, колонны, стены, фундаменты зданий и т. п. При растяжении или сжатии изменяется площадь поперечного сечения тела.
Деформация сдвига. Деформацию сдвига можно наглядно продемонстрировать на модели твердого тела, представляющего собой ряд параллельных пластин, соединенных между собой пружинами (рис. 3). Горизонтальная сила F сдвигает пластины друг относительно друга без изменения объема тела. У реальных твердых тел при деформации сдвига объем также не изменяется. Деформации сдвига подвержены заклепки и болты, скрепляющие части мостовых ферм, балки в местах опор и др. Сдвиг на большие углы может привести к разрушению тела – срезу. Срез происходит при работе ножниц, долота, зубила, зубьев пилы и т. д.
Рис. 3.
Деформация изгиба. Легко согнуть стальную или деревянную линейку руками или с помощью какой-либо другой силы. Балки и стержни, расположенные горизонтально, под действием силы тяжести или нагрузок прогибаются – подвергаются деформации изгиба. Деформацию изгиба можно свести к деформации неравномерного растяжения и сжатия. Действительно, на выпуклой стороне (рис. 4) материал подвергается растяжению, а на вогнутой – сжатию. Причем чем ближе рассматриваемый слой к среднему слою KN, тем растяжение и сжатие становятся меньше. Слой KN, не испытывающий растяжения или сжатия, называется нейтральным. Так как слои АВ и CD подвержены наибольшей информации растяжения и сжатия, то в них возникают наибольшие силы упругости (на рисунке 4 силы упругости показаны стрелками). От внешнего слоя к нейтральному эти силы уменьшаются. Внутренний слой не испытывает заметных деформаций и не противодействует внешним силам, а поэтому является лишним в конструкции. Его обычно удаляют, заменяя стержни трубами, а бруски – тавровыми балками (рис. 5). Сама природа в процессе эволюции наделила человека и животных трубчатыми костями конечностей и сделала стебли злаков трубчатыми, сочетая экономию материала с прочностью и меткостью «конструкций».
Рис. 4.
Рис. 5.
Деформация кручения. Если на стержень, один из концов которого закреплен (рис. 6), подействовать парой сил, лежащей в плоскости поперечного сечения стержня, то он закручивается. Возникает, как говорят, деформация кручения.
Каждое поперечное сечение поворачивается относительно другого вокруг оси стержня на некоторый угол. Расстояние между сечениями не меняется. Таким образом, опыт показывает, что при кручении стержень можно представить как систему жестких кружков, насаженных центрами на общую ось. Кружки эти (точнее, сечения) поворачиваются на различные углы в зависимости от их расстояния до закрепленного конца. Слои поворачиваются, но на различные углы. Однако при этом соседние слои поворачиваются друг относительно друга одинаково вдоль всего стержня. Деформацию кручения можно рассматривать как неоднородный сдвиг. Неоднородность сдвига выражается в том, что деформация сдвига изменяется вдоль радиуса стержня. На оси деформация отсутствует, а на периферии она максимальна. На самом удаленном от закрепленного конца торце стержня угол поворота наибольший. Его называют углом кручения. Кручение испытывают валы всех машин, винты, отвертки и т. п.
Рис. 6.
Основными деформациями являются деформации растяжения (сжатия) и сдвига. При деформации изгиба происходит неоднородное растяжение и сжатие, а при деформации кручения – неоднородный сдвиг.
fiz.na5bal.ru
53335531463039513235404944384142294843374734365045565452
XСкопируйте код и вставьте его на свой сайт.
Сила упругости. Закон Гука
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд Урок по теме «Сила упругости. Закон Гука». Подготовила учитель физики Кузьмичёва И. А МОУ – СОШ с. Софьино
2 слайд Цели урока: Выяснить природу силы упругости. Сформулировать закон Гука.
3 слайд Проблемные вопросы. Книга, лежащая на столе, может само по себе упасть, провалиться? Подвесьте на нитке ручку, брусок. Падают ли тела? Почему покоятся тела, лежащие на опоре или подвешенные на нити?
4 слайд Сил упругости. Существует сила равная силе тяжести, но направлена противоположно ей. Эту силу принято называть силой упругости Fупр.
5 слайд Сила упругости. Сила упругости возникает при деформации тел. Деформация – изменение формы или размеров тела под действием внешних сил.
6 слайд Виды деформации Растяжение, сжатие. Сдвиг. Кручение. Изгоб.
7 слайд Закон Гука Английский учёный Р. Гук в 1660 г. установил закон, названный его именем.
8 слайд Закон Гука. Сила упругости, возникающая при деформации растяжения, или сжатия, пропорциональна удлинению. Fупр = k · x где х – смещение, k – коэффициент пропорциональности, или коэффициент жёсткости. Значение k зависит от размеров тела и материала, из которого тело изготовлено. В системе СИ k измеряется в Н/м. k =[H/м]
9 слайд Закон Гука. Для каждой ситуации В упругой деформации Закон везде один: Все силы, как и водится, В пропорции находятся К увеличенью длин. А если при решении У длин есть уменьшение, Закон и тут закон: Пропорции упрямые Прямые (те же самые), Но знак у них сменён. Ну что это за мука: Закон запомнить Гука! Но мы пойдём на риск. Напишем слова силу, А справа было Знак «минус», «k» и «х». F = -kx
10 слайд Упругие деформации. Спортивные снаряды Батуты Различные пружины
11 слайд Экспериментальное задание. Пользуясь мерной кружкой, бытовыми пружинными весами или самодельным динамометром, определите плотность сахарного песка или крупы.
12 слайд Итоги урока
13 слайд Какие деформации изображены?
14 слайд Деформации в жизни
15 слайд Деформации в жизни
16 слайд Домашнее задание Параграф 25, 26, № 328, 333, 334
Чтобы скачать материал, введите свой email, укажите, кто Вы, и нажмите кнопку
Нажимая кнопку, Вы соглашаетесь получать от нас email-рассылку
Если скачивание материала не началось, нажмите еще раз "Скачать материал".
715273757445760676118279847915258
336753367633678336803377033771339023392133922340283408234097
У вас есть презентация, загружайте:
Для того чтобы загрузить презентацию на сайт, необходимо зарегистрироваться.
uslide.ru
Урок физики в 7-ом классе
Тема урока: «Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины»(УМК О.Ф.Кабардина «Архимед»)
Учитель физики МОУ СОШ с.Федоровка им. И.С. Гавва: Сиротинина С.В.
Цель урока: исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины и определение её жёсткости через самостоятельную экспериментальную деятельность учащихся.
Задачи урока:
- образовательная: повторить основные сведения об изученных силах (вес тела, сила тяжести, сила упругости), изучить прямо пропорциональную зависимость между силой упругости и удлинением пружины, ввести понятие жесткости пружины
- деятельностная: научить учащихся самостоятельно добывать знания в ходе выполнения эксперимента, анализировать и делать выводы по его результатам, применять полученные знания для решения задач, т.е. формировать УУД.
Метод обучения: проблемно-поисковый
Формы работы с учащимися: Эвристическая беседа, индивидуальная работа по карточкам, поисковая индивидуальная экспериментальная деятельность, работа с учебником, работа с ЦОР
Вид контроля: Самоконтроль, взаимоконтроль, рефлексия
Этап урокаВремя в мин
Содержание учебного материала
Методы и приемы работы
Формы организации учебной деятельности
Деятельность учителя
Деятельность учащихся
Формирование УУД
1. Орг.
момент
2 мин.
Сила тяжести, вес тела.
Мотивация деятельности учащихся через постановку проблемных вопросов
Вовлечение учащихся в мыслительную деятельность
Беседует с учащимися о силах, действующих на них и груз, подвешенный на пружине; от чего они зависят; как их рассчитать, точки их приложения
Отвечают на вопросы учителя и формулируют задачи урока. Изображают в тетрадях силы, действующие на груз. Знакомятся с рабочим листом.
Регулятивное планирование собственной деятельности
2. Краткое повторение изученного материала
5 мин.
Повторение сведений о силе тяжести, весе тела, массе, силе упругости
Фронтальная самостоятельная работа (программированный метод), самоконтроль
Задание на соответствие ( подготовка к ГИА). Сочинение на тему «Сила упругости» (вставить пропущенные слова)
Учитель предлагает проверить знание теории, выполнив задание 1 в рабочем листе с последующей самопроверкой результатов
Соединяют стрелками соответствующие строки (на доске). Заполняют первую строку рабочего листа: пишут эссе о силе упругости , затем один-два зачитывают вслух, обсуждают , проверяют себя.
Формирование умений работать самостоятельно, контролировать (регулятивные УУД)
3.Изучение нового материала
10 мин.
Сила упругости, жесткость пружины, удлинение пружины, динамометр. http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bf9080a3-596c-55b8-fef5-28c70fe2f2c7/00144676466886797.htm
Создание проблемной ситуации и самостоятельный поиск решения (проблемный метод обучения)
Анализ эксперимента
Индивидуальный самостоятельный эксперимент.
Эвристическая беседа
Учитель создает проблемную ситуацию (отсутствие приборов для измерения силы упругости), играет роль консультанта
Получают прибор для измерения сил, самостоятельно работают с § 12 учебника (с.55) и заданием № 12.7 в рабочей тетради, выполняя ЭЗ 12.1. По результатам эксперимента делают вывод о зависимости силы упругости от удлинения
Формирование умения работать с информацией (познавательные УУД)
Формирование умения планировать работу (регулятивные УУД)
Формирование умения анализировать свою деятельность, оценивать результат, формулировать вывод ( познавательные УУД)
Физминутка
2 мин
Выполнение упражнений «Деформация и человек»: приседания, повороты, изгибы
Учащиеся выполняют физические упражнения
4. Изучение нового материала
5-7 мин.
Закон Гука. Жесткость.
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bf9080a3-596c-55b8-fef5-28c70fe2f2c7/00144676466886797.htm
Создание проблемной ситуации (опыт с двумя пружинами различной жесткости) – от чего еще зависит сила упругости
Эвристическая беседа и самостоятельная экспериментальная работа
Учитель предлагает объяснить разное изменение длин пружин при одинаковых нагрузках
Учащиеся объясняют демонстрационный эксперимент и самостоятельно определяют жесткость пружины динамометра,
заполняя рабочий лист п.2
Формирование умения анализировать свою деятельность, оценивать результат, формулировать вывод ( познавательные УУД)
Формирование умения работать с информацией (познавательные УУД)
Формирование умения выражать свои мысли (коммуникативные УУД)
5 мин
Закон Гука
Решение задач на закон Гука
Решение графических и расчетных задач
ЭОР «Жесткость»
Учащиеся решают задачу, предложенную на экране и №№ 12.3-12.5 в рабочей тетради
Затем обсуждают результаты решения.
Формирование умения анализировать свою деятельность, оценивать результат, формулировать вывод ( познавательные УУД)
5. Контроль усвоения нового материала
10 мин.
Сила упругости. Закон Гука.
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b0450-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/index_listing.html
Программированный метод обучения (самоконтроль)
Самостоятельная работа с рабочим листом (раздел «Проверь себя»)
Учитель предлагает проверить каждому себя: решить задачу и ответить на развивающие вопросы
Учащиеся самостоятельно заполняют рабочий лист п.3
Формирование умений работать самостоятельно, контролировать (регулятивные УУД)
6. Итоги урока
5 мин.
Рефлексия
Самостоятельное оценивание собственной деятельности. Оценка деятельности каждого учащегося учителем
Учитель предлагает учащимся подвести итог занятию и оценить собственную деятельность на уроке в листе контроля. Затем оценивает деятельность учащихся сам и благодарит за урок.
Дает с комментариями домашнее задание: §12, по желанию доп.задание в рабочей тетради № 12.8
Учащиеся говорят о том, что узнали на уроке, высказывают свое мнение о занятии и проводят рефлексию своей деятельности – ставят отметку в лист контроля.
Формирование умения анализировать и оценивать свою деятельность ( познавательные УУД)
Формирование умения выражать свои мысли (коммуникативные УУД)
Рабочий лист по физике-7
Тема «____________________________________________________________»
Фамилия, имя обучающегося ________________________________
Масса телаВес тела
Длина
Скорость
Сила тяжести
Ускорение свободного падения
Fт
v
m
g
s
P
m=ρV
g=9,8
s=vt
P=mg
v=s:t
Fт=mg
м/с
Н
м
кг
м/с2
Весы
Линейка
Спидометр
Динамометр
Напишите краткое сочинение (эссе) о силе упругости, вставляя пропущенные слова
Результатом взаимодействия тел может быть изменение скорости тела или изменение его ………………. . Это- …………………. тела. Деформации бывают ………………….. и пластическими. Сила, возникающая при деформации тела, называется …………………………………….. . Причиной возникновения сил упругости является изменение взаимного …………….. атомов при деформации тела. Сила упругости всегда направлена .................................. деформации.
2.
Используя полученные данные эксперимента, рассчитайте жесткость пружины динамометра
3.
«Проверь себя»
Сила упругости……………………………… удлинению пружины. Это выполняется для всех ………………….. деформаций. Силу упругости можно рассчитать по формуле:…………………
Знак минус говорит о том, сила упругости направлена ……………………………. деформации тела. Силу упругости измеряют ……………………….. Она численно равна весу тела, подвешенному к пружине динамометра.
Оцените свою деятельность на уроке по пятибалльной шкале ____________
infourok.ru
