Урок фізики на тему - Закон Гука – вирішення завдань
У 1635 народився Роберт Гук, англійський фізик, член Лондонського королівського товариства, його секретар. У 1660 відкрив закон пружності для твердих тіл (закон Гука).
Завдання на цю тему
1) Яка жорсткість пружини, якщо вантаж масою 10 кг розтягує пружину на 10 див.
2) Використовуючи отриманийВідповідьє з попередньої задачі визначте який вантаж потрібно підвісити до пружини, щоб розтягнути її на 20 см.
3) Вантаж масою 3 кг розтягує пружину на 5 см. Яким має бути вантаж, який розтягне пружину на 8см.
ІІІ. Вивчення нового матеріалу:
Вам уже відомо, що на всі тіла, що знаходяться на Землі, діє сила тяжіння. Внаслідок дії сили тяжіння на Землю падає підкинутий камінь, випущена з лука стріла, сніжинки.
Чому ж спочивають тіла, підвішені на нитці або лежачі на опорі? Очевидно, сила тяжіння врівноважується якоюсь іншою силою. Що це за сила та як вона виникає.
Проведемо досвід: на пружний підвіс помістимо гирю. Під дією сили тяжіння гиря почне рухатися вниз, і підвіс деформується - його довжина збільшиться. При цьому виникне сила, з якою підвіска діє на тіло. Коли ця сила врівноважує силу важкості, тіло зупиниться. З цього досвіду можна дійти невтішного висновку, що у гирю, крім сили тяжкості, спрямованої вертикально вниз, діє інша сила. Ця сила спрямована вертикально нагору. Вона і врівноважує силу важкості. Цю силу називаютьсилою пружності.Аналогічні явища відбуваються з будь-яким тілом, яке ми поклали на опору.
Хлопці, запишіть, будь ласка, у зошитах визначення сили пружності: Сила, що виникає в тілі внаслідок його деформації, і що прагнеповернути тіло у вихідне положення називаєтьсясилою пружності.
– Проведемо експеримент: лінійка та пружина із покажчиком закріплені на штативі. По черзі підвішуватимемо вантажі на пружину і фіксуватимемо її подовження. Заносимо дані до таблиці. Для розрахунку сили пружності використовуємо рівність сил, що діють на вантаж: Fпр = Fтяж = mg. За даними таблиці будуємо графік залежності Fпр(∆l).
– Яку лінію отримали на графіку?
– Як називається така залежність у математиці?
– Що відбувається із силою пружності, якщо довжина пружини збільшується? Зменшується?
– Як зміниться сила пружності, якщо довжина пружини збільшиться у 2 рази? Подивимося на графік.
– Знайдемо відношення сили пружності до подовження пружини (перший результат вважаю я, решта – за варіантами):
– Який висновок можна зробити стосовно сили пружності до подовження пружини?
- Ми з вами отримали закон, відкритий англійським фізиком Робертом Гуком у 1660р.
–Закон Гука: Fпр = k∆l– сила пружності прямо пропорційна величині деформації. Обговоримо формулу закону та спробуємо визначити, які величини до неї входять (обговорення формули, записи величин та одиниць їх виміру).
Тепер ми можемо написати умову рівноваги вантажу на пружині : mg = k∆l , використовуємо цю умову при розв'язаннізавдання №1:
1) Яка жорсткість пружини, якщо вантаж масою 10 кг розтягує пружину на 0,1 м.
М=10кг L=0,1м k-?
mg = k∆l mg : ∆l = k
Після підстановки отримуємо відповідь: 1000Н/м
Тепер знаючи жорсткість пружини, розберемо ситуацію як ми можемо дізнатися масу тіла, розглянемозавдання №2:
2) Використовуючи отриману відповідь з попереднього завдання, визначте який вантаж потрібнопідвісити до пружини, щоб розтягнути на 20 див.
k = 1000 Н / м L = 0,2 м М -?
mg = k ∆l m = k ∆l:g
Після підстановки отримуємо відповідь: 20 кг
А тепер використовуємо наші вміння та навички для вирішення складнішого завдання:
3) Вантаж масою 3 кг розтягує пружину на 5 см. Яким має бути вантаж, який розтягне пружину на 8см.
М1 = 3 кг L1 = 0,05 м L2 = 0,08 м М2 =?
М1 g = k L1 М1 g: L1 = k = 600 Н/м
Знайшли жорсткість, тепер можемо написати умову рівноваги вантажу на пружині та знайти масу вантажу: