Направление (в сторону, противоположную деформации)

Параллельное и последовательное соединение пружин (демонстрация).

Вывод: При параллельном соединении пружин общая жесткость увеличивается , а при последовательном соединении – уменьшается .

IV. Задачи:

1. При помощи пружинного динамометра с ускорением 2,5 м/c², направленным вверх, поднимают груз массой 2 кг. Найдите удлинение пружины динамометра, если ее жесткость 1000 Н/м.

2. Найдите удлинение стальной пружины длиной 50 см, к концу которой прикреплен шарик массой 100 г, если он при вращении делает 60 об/мин. Жесткость пружины 10⁴ Н/м.

3. В углу находится клин с углом при основании. На клине покоится тело массы m, которое удерживается легкой нитью, прикрепленной к стене. С какой силой клин давит на стену. Трения нет.

4. К концам веревки, масса которой М и длина ℓ, приложены в осевом направлении силы F₁ и F₂, причем F₂> F₁. Найти натяжение веревки в сечении Х.

Вопросы:

1. Как заставить гирю в 10 Н растягивать пружину динамометра с силой, большей 10 Н?

2. Какие виды деформаций испытывает корпус самолета при взлете и посадке?

3. Почему мяч подпрыгивает, когда им ударяют о землю, а камень нет?

4. Почему опасно рывками вручную поднимать шахтную клеть?

5. Для спасения людей, прыгающих из окон высокого здания во время стихийного бедствия, пожарные используют круглый брезентовый стол. Как объяснить факт спасения людей в этом случае?

6. Почему для уменьшения натяжения проводов увеличивают их провес?

7. При торможении автобуса или вагона метро наблюдается следующее явление: пассажиры сначала наклоняются вперед, а затем, после остановки вагона, резко отклоняются назад. Почему?

8. При прополке посевов вручную сорняки не следует выдергивать из земли слишком быстро. Почему?

9. Шланг для полива лежит на земле. Если он изогнут и по нему начинает течь вода, то шланг распрямляется. Почему?

V.

§ 26, 27. Вопросы 3-5 к § 28.

1. Определите жесткость пружины и опишите эксперимент.

2. Оцените жесткость вашего позвоночника, если утром вы на 2-3 см длиннее, чем вечером.

3. Как определить массу пружины динамометра, имея в своем распоряжении только этот динамометр?

Моя цель состоит в том, чтобы представить сначала эксперимент, а затем доказать посредством рассуждений, почему данный эксперимент должен привести к этому результату, а не какому-либо другому…

Леонардо да Винчи

Урок 32/12. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Измерение жесткости пружины

Цель работы: научить учащихся определять жесткость пружины.

Тип урока: лабораторная работа.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, спиральная пружина, набор грузов, линейка с миллиметровыми делениями.

План урока: 1. Вступительная часть 1-2 мин.

2. Вводный инструктаж 5 мин.

3. Выполнение работы 30 мин.

4. Подведение итогов 5 мин.

5. Задание на дом 2-3 мин.

II. Инструктаж учащегося:

Каким образом можно измерить силу упругости? Сформулируйте закон Гука: F_упр = k Δℓ; F_упр = F_т = mg; k = ; ; .

III. Ученики выполняют работу самостоятельно по описанию в учебнике.

Ход работы:

№ п/п	Fт, Н	Δℓ, м	,Н	Δℓср, м	kпр, Н/м

IV. Выводы:

V. Упр. 13, № 1, 2.

Ведь влияние силы тяготения, увлекающее яблоко к земле, несомненно, простирается до высот, много больших, чем высота яблони. Значит, оно присутствует даже над вершинами гор и, конечно же, там внезапно не исчезает. А что если оно достигает Луны? Тогда обращающуюся вокруг Земли Луну и падающее яблоко можно было бы считать одинаково находящимися в плену тяготения Земли. Да и Солнце могло бы держать «в узде» все свое планетное семейство с помощью своей силы притяжения имеющей ту же природу.

И.Ньютон

Урок 33/13. СИЛА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ

Цель урока: сформулировать закон всемирного тяготения и на примерах обосновать его справедливость.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: кинофильм «Всемирное тяготение».

План урока: 1. Вступительная часть 1-2 мин.

2. Опрос 15 мин.

3. Объяснение 25 мин.

4. Задание на дом 2-3 мин.

II. Опрос фундаментальный: 1. Виды фундаментальных взаимодействий. 2. Силы упругости.

Задача:

1. Если соединить две пружины последовательно, то для их растяжения на 1 см потребуется приложить силу 1 Н. Если те же пружины соединить параллельно, то для растяжения на 1 см потребуется сила 5 Н. Каковы жесткости пружин?

2. «Черный ящик» представляет собой систему, изображенную на рисунке. Внутри него находятся вода и погруженный в нее узкий вертикальный цилиндр с поршнем. К поршню прикреплен выходящий наружу вертикальный шток. Потянув за шток и подвигав его вверх-вниз, школьник решил, что в «черном ящике» находится прикрепленная к штоку пружина, и измерил ее коэффициент жесткости. Он оказался равным 100 Н/м. Чему равна площадь поршня? Трением и массой поршня можно пренебречь.

III. Эпиграф к уроку зачитать. Последовательность рассуждений Ньютона. На тело (яблоко) вблизи поверхности земли действует сила тяжести. Эта сила F_Т ~ m, поскольку все тела вблизи поверхности Земли падают с одинаковым ускорением g = 9,8 м/с² (экспериментальный факт). Рассказ можно сопровождать демонстрацией падения двух тел разной массы.

Действие Земли распространяется и на другие тела, например на Луну и Солнце. В свою очередь Луна, например, должна действовать с такой же силой на Землю (третий закон Ньютона).

F_Т ~ m

Если, например, масса Луны «увеличится» втрое, то действующая на нее со стороны Земли сила также увеличивается втрое.

А если масса Земли одновременно «увеличивается» вдвое?

~ m ·M

Вывод: Между всеми телами действуют силы притяжения, прямо пропорциональная произведению масс тел. Масса – мера гравитационных свойств тела.

Зависит ли эта сила от расстояния между телами? Как экспериментально проверить эту зависимость? Проанализировать ответы учащихся. А если бы эта сила не зависела от расстояния между телами, то с каким ускорением должна была бы «падать» на Землю Луна? Каков бы был тогда период обращения Луны вокруг Земли.

= = » 36 · 10³с = 10 ч

А Луна делает один оборот вокруг Земли за 27,3 сут» 600 ч. Значит, ускорение Луны должно быть меньше в 3600 = 60² раз! Но расстояние до Луны в 60 раз больше радиуса Земли. Как был измерен радиус Земли; расстояние от Земли до Луны?

Вывод: Сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами (тела – материальные точки).

F_Т = G

Распространение закона на любые два тела:

_{21 12}

m₁ m₂

Определение: Две любые материальные точки притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

Тяготение (гравитация, гравитационное взаимодействие) – явление притяжения тел друг к другу, свойственное любым телам (частицам).

«…поразительнее всего то, что закон тяготения прост. Его легко сформулировать так, чтобы не оставалось никаких лазеек для двусмысленности и для иного толкования. Он прост и поэтому прекрасен. Он прост по форме». (Р.Фейнман).

Выразим гравитационную постоянную, входящую в формулу закона всемирного тяготения: G = . .

Как измерить гравитационную постоянную (Генри Кавендиш, 1798 г.)? Мысленный эксперимент (рисунок на доске). В своих опытах Кавендиш использовал свинцовые шары массой 158 кг.

Наиболее точное значение: G = 6,6720(41)·10^-11 Н·м²·кг^-2.

G = 6,67 · 10-11 Н·м2/кг2

Экспериментальное значение G известно с наихудшей точностью по сравнению с другими константами.

Основные выводы (основные особенности сил тяготения):