фізика 10 клас,вчитель Прокопчук В.В,

Працюємо за підручником: Фізика 10 В. Г. Баряхтар.                                                                                                                Урок №68 Експериментальна робота №9 " Вимірювання поверхневого натягу рідини ". Переглянути презентацію:  https://www.youtube.com/watch?v=qIskCZqd_l0      .Виконати Л.Р.№7 у підручнику сторінка 213.                       Урок №69 Тверді тіла(кристалічні та аморфні ). Монокристали,полікристали.Анізотропія кристалів.Рідкі кристали та їх властивості.                                                                                                                                                                       Прочитати §34.  Виконати вправу34(4).                                                                                                                                  Урок №70 Види деформації твердих тіл.Механічна напруга твердих тіл .Закон Гука,модуль Юнга.Механічні властивості твердих тіл,їх теплове розширення.                                                                                                                                                 Прочитати §35.  Виконати вправу35(6).   

Тема. Деформація твердих тіл. Види деформації. Закон Гука.

Мета:навчальна: домогтися від учнів розуміння пружних деформацій тіл та

їхніх видів; з'ясувати залежність механічної напруги від відносного

видовження (стискання) деформованого тіла;

розвивальна: продовжити формувати знання про МКТ будови

 речовини, про те, як за умови цього відбувається пружна деформація,

ввести нові формули для за­кону Гука і вміння використовувати їх

при розв'язуванні задач;

виховна: виховувати відповідальність учнів за набуття знань, вмінь,

навичок і розвиток навчальних здібностей; уміння спів­працювати в

ході спільної навчальної діяльності; виробляти са­мостійність під час

проведення фізичного диктанту та взаємопе­ревірки робіт;

висвітлювати роль здоров’язберігаючих факторів.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ХІД УРОКУ

1. Допишіть речення та дайте відповіді на питан­ня. Час на обмірковування та запис кожної відпо­віді — 15 секунд.
2. За якою формулою можна визначити відносну вологість повітря?
3. За якою формулою визначається поверхневий натяг рідини?
4. Чому дорівнює висота підняття рідини в капі­лярній трубці?
5. На які групи за властивостями поділяються тверді тіла?
6. Кристалічні тіла плавляться при... (Укажіть, при якій температурі.)
7. Кристалічні тіла зберігають постійним... (Ука­жіть, що.)
8. Кристали мають геометричну форму у вигля­ді... (Допишіть речення.)
9. Тіло, яке складається з безлічі безладно роз­ташованих дрібних кристалів, називається... (Укажіть, як.)

 Сьогодні ми почнемо вивчати механічні властивості твердих тіл. Вони залежать від бага­тьох факторів. Але найбільший вплив на них ма­ють молекулярна структура тіла, його температура й наявність домішок. Так, найпоширеніша на Землі сполука кремнію SiO₂ залежно від природних мо­дифікацій і домішок може бути звичайним склом, гірським кришталем, кварцом, аметистом, топазом тощо, кожен з яких має особливі механічні влас­тивості.

Знання механічних властивостей твердих тіл широко застосовується в інженерії та будівництві, приладобудуванні та металургії, оскільки від їх прояву залежить якість продукції, довготривалість роботи машин і механізмів, попередження техно­генних катастроф.

Ми розглянемо, унаслідок чого з’являються пружні деформації, їхні види, механічну напругу, відносне видовження або стискання деформованого ті­ла. Згадаємо закон Гука, дамо його новий математич­ний запис, введемо поняття модуля пружності Юнга.

У кістковій та м’язовій системах тіла людини дуже багато органів, які постійно піддаються де­формаціям, а тому треба завжди бути уважними, до­тримуватися правил безпеки, щоб не пошкодити їх.Пригадайте, яку природу мають сили взаємодії, між молекулами газу.

• Чому між молекулами й атомами діють одночасно і сили притягання, і сили відштовхування?
• Як змінюються сили взаємодії між молекула при збільшенні, зменшенні відстані між ним

 Атоми чи молекули в кристалі перебувають у певному положенні рівноваги, в якому сили притягання й сили відштовхування з боку інших частинок однакові.

• Що відбудеться, якщо якась зовнішня сила змістить частинку в бік від її положення рівноваги?
• Нехай маємо стрижень завдовжки l₀ (див. рисунок на дошці). Якщо до його нижнього кінця прикласти силу F, то його довжина стане дорівнювати l.
• Чи змінилася відстань між атомами? Як саме?
• Яка із сил (притягання чи відштовхування) перева­жатиме в даному випадку?

Рівнодійну між силами притягання й відштовхування, що діють між всіма атомами, називають силою пружності.

• Який напрям має сила пружності?
• Пригадайте з 9 класу закон Гука (F_пр = -кх).
• Чому дорівнює видовження стрижня в даному випадку (див. рисунок на дошці)? (l-l₀). Позначте видовження через ∆l і запишіть закон Гука (F_пр = -кх).

Історична довідка

Роберт Гук(18.07.1635 – 03.08.1703)— англійський фізик, член Лондонського королівського товариства (з 1663р.) і його секретар (1677-1683 рр.). Народився на острові Уайт. Навчався в Оксфордському університеті. Професор Лондонського університету (з 1665 р.)

 Автор наукових праць, що стосуються теплоти, пружності, оптики, небесної механіки. В історію науки увійшов як автор закону залежності сили пружності від деформації та жорсткості тіла. Разом із X. Гюйгенсом встановив (близько 1660 р.) постійні точки термометра – точкутанення льоду й точку кипіння води. Вдосконалив мікроскоп, що дозволило йому здійснити ряд мікроскопічних досліджень, зокрема спостерігати тонкі шари (мильні кульки, масляні плівки тощо) у світлових пучках, вивчати будову рослин. Останнє привело його до відкриття клітинної будови організмів. У 1680 р. дій­шов висновку, що сила тяжіння обернено пропорційна до квадрата відстані. Відома участь Р. Гука в будівництві Гринвічської обсерваторії, яке тривало майже тридцять років.Р. Гук є автором багатьох винаходів.

Жорсткість тіла k є величиною змінною й за­лежить від розмірів тіла. Таким чином, вона ха­рактеризує твердість тільки даного тіла, а отже, у таблицях її не вказують.

Проте існує інший коефіцієнт: якщо прикла­дену до стрижня силу F, що дорівнює за модулем силі F_пр, поділити на площу поперечного перерізустрижня S, то матимемо фізичну величину ϭ = ,яку називають механічною напругою й вимірюютьв одиницях        = 1 Па.

 

Механічна напруга — сила, яка припадає (діє) на одиницю площі, тому її одиниця вимірювання збігається з одиницею тиску.

Величину відношення абсолютного видовження стрижня АІ до його початкової довжини ∆l назива­ють відносним видовженням і позначають літерою Ɛ(іпсилон).

Дослідним шляхом встановлено, що напруга, яка виникає в тілі під час його деформації, про­порційна до відносного видовження: ϭ = ЕƐ, де Е — коефіцієнт пропорційності.

Ця формула й виражає закон Гука. Він фор­мулюється так: при малих пружних деформаціях механічна напруга прямо пропорційна відносному видовженню. Закон Гука можна записати ще в та­кому вигляді:

 = E або F = .

Учні записують у зошитах.

Якщо формулу (1) порівняти з формулою F_пр = кх,то отримаємо

k= , E = ,

де Е — модуль пружності (модуль Юнга).

Томас Юнг(13.06.1773 – 10.05.1829) англійський учений, один із засновників хвильової теорії світ­ла. Народився в місті Мілвертон. Навчався в Лондонсько­му, Единбурзькому та Гьотингенському університетах.

Захоплювався фізикою, зокрема оптикою та акустикою. З 1801р. — професор Королівського інституту, лікар, секретар Бюро довжин, секретар Лондонського королів­ського товариства, керував виданням «Морського ка­лендаря». В останні роки життя займався складанням єгипетського словника.

Праці вченого належать до різних галузей науки — оптики, акустики, теплоти, механіки, математики, астрономії, геофізики, філології, зоології тощо. Він пояс­нив явище акомодації ока зміною кривизни кришталика (1793р.). У 1801р. перший пояснив явище інтерференції світла й увів цей термін, відкрив інтерференцію ультра­фіолетових променів, розробив теорію кольорового зору.

У теорії пружності Юнгу належать дослідження де­формації зсуву, у 1807р. він увів характеристику пруж­ності — модуль Юнга.

Із формули закону Гука : ϭ = ЕƐвидно, що при : Ɛ = 1, тобто = 1, а отже, ∆l = 1 — коефіцієнтпружності дорівнює напрузі.

Інакше кажучи, модуль Юнга чисельно дорів­нює напрузі, при якій довжина деформованого тіла подвоюється.

• Які існують види деформацій?
• Що таке пружна деформація?
• За якої умови відбувається деформація зсуву, крутіння?

Під час відповідей на питання учень демон­струє за допомогою пральної губки різні види де­формації.

2. Розв’язання задачі

Задача. Які сили треба прикласти до кінців сталевого дроту довжиною 4 м і перерізом 0,5 мм²для його видовження на 2 мм? Модуль пружності сталі — 200 ГПа.

Урок №71 Розвязування задач.                                                                                                                 

Повторити §34,35.    Виконати вправи: 34(1-3 );  35(1-5 ).                                                                                                        Урок №72 Експериментальна робота №10 "Вимірювання модуля пружності гуми " .Переглянути презентацію:  https://www.youtube.com/watch?v=Z0kG-8W4wiI     .                                                                                            Урок №73 Розвязування задач.    Розвязати " завдання для самоперевірки" сторінка 215. Повторити  §26-35. Підготуватися до контрольної роботи.