План-конспект урока физики
10 класс (базовый уровень)
УМК С.А. Тихомировой, Б.М. Яворского
Тема: Условия равновесие тел
Цель – сформировать у учащихся понятие равновесия тел, видов равновесия.
Задачи:
Показать условия равновесия вращающихся и не вращающихся тел;
Развивать практические навыки по определению центра тяжести тел неправильной формы;
Воспитывать черты толерантной личности: взаимопомощь, сотрудничество, умение объективно оценивать результаты своей деятельности и деятельности своих товарищей.
Ход урока.
Организационный момент.
Попросить учащихся поздороваться сначала стоя на правой ноге, а затем стоя на левой ноге.
Изучение нового материала.
СЛАЙД 2
Вопрос ученикам: Что это за сооружение? Почему такое высокое сооружение как Останкинская телебашня стоит несколько десятилетий и не падает?
Если тело покоится относительно инерциальной системы отсчета, то говорят, что оно находится в равновесии.
Объявляется тема урока (СЛАЙД 3)
Практическое значение изучения условий равновесия тел: строительство зданий, мостов, туннелей, скульптур, монументов и других построек, конструирование машин и механизмов невозможно без знаний об условиях равновесия тел.
СЛАЙД 4. Определение « статики ». Одновременно данное определение учащиеся зачитывают на с. 64 учебника и записывают в тетрадь.
Вопрос ученикам: Какой закон динамики говорит о том, при каких условиях тело покоится или движется равномерно и прямолинейно?
СЛАЙД 5. Вспомнить с учащимися понятие «рычага» и условий равновесия рычага, т.е. вращающегося тела.
СЛАЙД 6. Виды равновесия.
СЛАЙД 7. Равновесие называется устойчивым , если при небольших внешних воздействиях тело возвращается в исходное состояние равновесия.
СЛАЙД 8. Равновесия называется неустойчивым , если при небольшом смещении тела из положения равновесия равнодействующая приложенных к телу сил отлична от нуля и направлена от положения равновесия.
СЛАЙД 9. Если при небольших смещениях тела из положения равновесия равнодействующая приложенных к телу сил равняется нулю, тело находится в состоянии безразличного равновесия.
Для дальнейшего изучения условий равновесия тел необходимо ввести еще одно понятие – центр тяжести.
СЛАЙД 10. Одновременно данное определение учащиеся зачитывают на с. 68 учебника и одно из определений записывают в тетрадь.
ЗАКРЫТЬ ОБЪЕКТИВ ПРОЕКТОРА
Если вертикальная линия, проведенная из центра тяжести, пересекает площадь опоры, то тело находится в устойчивом равновесии.
Если вертикальная линия, проведенная из центра тяжести, не пересекает площадь опоры, то тело опрокидывается.
Демонстрация 1: наклонная призма.
ФИЗКУЛЬТМИНУТКА на расслабление позвоночника и снятие напряжения глаз.
Демонстрация 2: неваляшка. Учащиеся читают стихотворение С. Я. Маршака на с.72 учебника и отвечают на вопрос № 7.
Задание ученикам: сидя на стуле, выпрямить спину, ноги поставить под углом 90 . Не наклоняя корпус вперед и не двигая ноги под стул, попробовать встать.
Вопрос ученикам: почему не удается встать? (потому что центр тяжести человеческого тела, который располагается в районе пупка, не пересекает площадь опоры, т.е. стоп).
Вернуть внимание учеников к началу урока. Вопрос ученикам : что вам пришлось сделать, чтобы постоять сначала на одной ноге, потом на другой и не упасть? В каких видах спорта и видах искусства необходимо умение держать равновесие?
СЛАЙД 11. Определение центра тяжести плоских фигур.
ЗАКРЫТЬ ОБЪЕКТИВ ПРОЕКТОРА.
ПРАКТИЧЕКАЯ РАБОТА «Определение центра тяжести плоской фигуры неправильной формы».
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, кусочек пробки (или ластика), иголка (или декоративная кнопка), самодельный отвес (например, пуговица на двойной нити), вырезанная из бумаги фигура неправильной формы.
Ход работы:
Закрепить пробку в лапке штатива.
На иголку повесить отвес и приколоть фигуру за край к пробке.
Вдоль отвеса провести карандашом линию.
Снять фигуру с пробки, повернуть на некоторый угол, снова прикрепить к пробке за другой край и провести еще одну линию вдоль отвеса.
Проделать опыт третий раз.
Точка пересечения трех линий и есть центр тяжести.
Чтобы проверить правильность определения центра тяжести фигуры, необходимо взять стержень авторучки и на торцевую часть положить фигуру точкой пересечения линий. Если центр тяжести определен правильно, то фигура должна находиться в равновесии.
СЛАЙД 11. Пизанская башня (историческая справка о данном памятнике архитектуры). Вопрос ученикам: почему знаменитая «падающая» башня до сих пор не упала?
СЛАЙД 12. Скульптура В.И. Мухиной «Рабочий и колхозница». (историческая справка об истории создания данной скульптуры). Обычно для женщины шарф является украшением. Его можно повязать на голову, накинуть на плечи, надеть на шею. Но автор вложила шарф в руку женщине и заставила его «лететь» по воздуху.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: § 20-22; используя источники литературы или интернет-ресурсы, ответить на вопрос: какое смысловое значение имеет шарф в руке женщины с точки зрения физики?
РЕЛАКСАЦИЯ: видеоролик «Экзотическая архитектура».
Слайд 2
Условия равновесия.
I условие равновесия: Тело находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к телу, равна нулю. ∑F=0. II условие равновесия: Сумма моментов сил, действующих по часовой стрелке, должна равняться сумме моментов сил, действующих против часовой стрелки. ∑ Mпо час.=∑Mпротив час. М= F l, где М – момент силы, F - сила, l – плечо силы – кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы.
Слайд 3
Условие равновесия рычага.
F1l1 = F2 l2 F1 F2 M1 = M2 O l2 l1
Слайд 4
Центр тяжести тела.
Центр тяжести тела- это точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на отдельные элементы тела. Найти центр тяжести данных фигур.
Слайд 5
ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ Устойчивое Неустойчивое Безразличное
Слайд 6
Если на тело, имеющее опору, действуют уравновешивающие силы, то тело находится в положении равновесия.
Слайд 7
При отклонении тела от положения равновесия нарушается и равновесие сил. Если тело под действием равнодействующей силы возвращается в исходное положение, то это - устойчивое равновесие. Если же тело под действием равнодействующей силы, ещё сильнее отклоняется от положения равновесия, то это - неустойчивое равновесие.
Слайд 8
Возможен случай, когда при любом положении тела, равновесие сил сохраняется. Это состояние называется безразличным равновесием.
Слайд 9
Вывод:
Равновесие устойчиво, если при малом отклонении от положения равновесия есть сила, стремящаяся вернуть его в это положение. Устойчиво такое положение, в котором его потенциальная энергия минимальна.
Слайд 10
Слайд 11
Если центр тяжести находится выше точки опоры, то в этом случае осуществить равновесие сил практически невозможно. При малейшем отклонении карандаша от вертикального положения, его центр тяжести понижается и карандаш падает.
Слайд 12
В случае если центр тяжести расположен ниже точки опоры, равновесие тела или системы тел –устойчивое. При отклонении тела, центр тяжести повышается, и тело возвращается в исходное состояние.
Слайд 13
Равновесие тела, имеющего точку опоры ниже центра тяжести, неустойчиво. Но равновесие может восстанавливаться путём смещения точки опоры тела в сторону смещения центра тяжести.
Слайд 14
Хождение на ходулях (две точки опоры или линия опоры) осуществляется путём непрерывного смещения центра тяжести относительно линии, соединяющей точки опоры(АВ).
Слайд 15
По положению центра тяжести можно судить о виде равновесия. Например езда эквилибриста по канату на велосипеде с противовесом является примером устойчивого равновесия.
Слайд 16
Слайд 17
Вывод:
Для устойчивости тела, находящегося на одной точке или линии опоры необходимо, чтобы центр тяжести находился ниже точки (линии) опоры.
Слайд 18
Слайд 19
Под площадью опоры понимают площадь соприкосновения тела с опорой или площадь, ограниченную возможными осями, относительно которых может происходить опрокидывание (поворот) тела под действием внешних сил.
Слайд 20
Fт Fт Если при отклонении тела, имеющего площадь опоры, происходит повышение центра тяжести, то равновесие будетустойчивым. Приустойчивом равновесиивертикальная прямая, проходящая через центр тяжести, всегда будет проходить через площадь опоры.
Слайд 21
Fт Fт Fт Fт Fт Два тела, у которых одинаковы вес и площадь опоры, но разная высота, имеют разный предельный угол наклона. Если этот угол превысить, то тела опрокидываются. A = Fтh
Слайд 22
Fт Fт Fт Fт Fт A = Fт h При более низком положении центра тяжести необходимо затратить большую работу для опрокидывания тела. Следовательно работа по опрокидыванию может служить мерой его устойчивости.
Слайд 23
Fт Fт Fт Fт Fт Неустойчивое равновесие Устойчивое равновесие
Слайд 24
Чем ниже центр тяжести корабля, тем больше его устойчивость.
Класс: 10
Презентация к уроку
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели урока: Изучить состояние равновесия тел, познакомиться с различными видами равновесия; выяснить условия, при которых тело находится в равновесии.
Задачи урока:
- Учебные: Изучить два условия равновесия, виды равновесия (устойчивое, неустойчивое, безразличное). Выяснить, при каких условиях тела более устойчивы.
- Развивающие: Способствовать развитию познавательного интереса к физике. Развитие навыков сравнивать, обобщать, выделять главное, делать выводы.
- Воспитательные: Воспитывать внимание, умения высказывать свою точку зрения и отстаивать её, развивать коммуникативные способности учащихся.
Тип урока: урок изучения нового материала с компьютерной поддержкой.
Оборудование:
- Диск «Работа и мощность» из «Электронных уроков и тестов.
- Таблица «Условия равновесия».
- Призма наклоняющаяся с отвесом.
- Геометрические тела: цилиндр, куб, конус и т.д.
- Компьютер, мултимедиапроектор, интерактивная доска или экран.
- Презентация.
Ход урока
Сегодня на уроке мы узнаем, почему подъёмный кран не падает, почему игрушка «Ванька-встанька» всегда возвращается в исходное состояние, почему Пизанская башня не падает?
I. Повторение и актуализация знаний.
- Сформулировать первый закон Ньютона. О каком состоянии говорится в законе?
- На какой вопрос отвечает второй закон Ньютона? Формула и формулировка.
- На какой вопрос отвечает третий закон Ньютона? Формула и формулировка.
- Что называется равнодействующей силой? Как она находится?
- Из диска «Движение и взаимодействие тел» выполнить задание № 9 «Равнодействующая сил с разными направлениями» (правило сложения векторов (2, 3 упражнения)).
II. Изучение нового материала.
1. Что называется равновесием?
Равновесие – это состояние покоя.
2. Условия равновесия. (слайд 2)
а) Когда тело находится в покое? Из какого закона это следует?
Первое условие равновесия: Тело находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к телу, равна нулю. ∑F = 0
б) Пусть на доску действуют две равные силы, как показано на рисунке.
Будет ли она находиться в равновесии? (Нет, она будет поворачиваться)
В покое находится только центральная точка, а остальные движутся. Значит, чтобы тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы сумма всех сил, действующих на каждый элемент равнялась 0.
Второе условие равновесия: Сумма моментов сил, действующих по часовой стрелке, должна равняться сумме моментов сил, действующих против часовой стрелки.
∑ M по часовой = ∑ M против часовой
Момент силы: M = F L
L – плечо силы – кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы.
3. Центр тяжести тела и его нахождение. (слайд 4)
Центр тяжести тела – это точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на отдельные элементы тела (при любом положении тела в пространстве).
Найти центр тяжести следующих фигур:
4. Виды равновесия.
а) (слайды 5–8)
Вывод: Равновесие устойчиво, если при малом отклонении от положения равновесия есть сила, стремящаяся вернуть его в это положение.
Устойчиво то положение, в котором его потенциальная энергия минимальна. (слайд 9)
б) Устойчивость тел, находящихся на точке опоры или на линии опоры. (слайды 10–17)
Вывод: Для устойчивости тела, находящегося на одной точке или линии опоры необходимо, чтобы центр тяжести находился ниже точки (линии) опоры.
в) Устойчивость тел, находящихся на плоской поверхности.
(слайд 18)
1) Поверхность опоры – это не всегда поверхность, которая соприкасается с телом (а та, которая ограниченна линиями, соединяющими ножки стола, треноги)
2) Разбор слайда из «Электронных уроков и тестов», диск «Работа и мощность», урок «Виды равновесия».
Рисунок 1.
- Чем различаются табуретки? (Площадью опоры)
- Какая из них более устойчивая? (С большей площадью)
- Чем различаются табуретки? (Расположением центра тяжести)
- Какая из них наиболее устойчива? (Укоторой центр тяжести ниже)
- Почему? (Т.к. её можно отклонить на больший угол без опрокидывания)
3) Опыт с призмой отклоняющейся
- Поставим на доску призму с отвесом и начнём её постепенно поднимать за один край. Что мы видим?
- Пока линия отвеса пересекает поверхность, ограниченную опорой, равновесие сохраняется. Но как только вертикаль, проходящая через центр тяжести, начнёт выходить за границы поверхности опоры, этажерка опрокидывается.
Разбор слайдов 19–22 .
Выводы:
- Устойчиво то тело, у которого площадь опоры больше.
- Из двух тел одинаковой площади устойчиво то тело, у которого центр тяжести расположен ниже, т.к. его можно отклонить без опрокидывания на большой угол.
Разбор слайдов 23–25.
Какие корабли наиболее устойчивы? Почему? (У которых груз расположен в трюмах, а не на палубе)
Какие автомобили наиболее устойчивы? Почему? (Чтобы увеличить устойчивость машин на поворотах, полотно дороги наклоняют в сторону поворота.)
Выводы: Равновесие может быть устойчивым, неустойчивым, безразличным. Устойчивость тел тем больше, чем больше площадь опоры и ниже центр тяжести.
III. Применение знаний об устойчивости тел.
- Каким специальностям наиболее необходимы знания о равновесии тел?
- Проектировщикам и конструкторам различных сооружений (высотных зданий, мостов, телевизионных башен и т.д.)
- Цирковым артистам.
- Водителям и другим специалистам.
(слайды 28–30)
- Почему «Ванька-встанька» возвращается в положение равновесия при любом наклоне игрушки?
- Почему Пизанская башня стоит под наклоном и не падает?
- Каким образом сохраняют равновесие велосипедисты и мотоциклисты?
Выводы из урока:
- Существует три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое, безразличное.
- Устойчиво положение тела, в котором его потенциальная энергия минимальна.
- Устойчивость тел на плоской поверхности тем больше, чем больше площадь опоры и ниже центр тяжести.
Домашнее задание : § 54– 56 (Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский)
Использованные источники и литература:
- Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика. 10 класс.
- Диафильм «Устойчивость» 1976 г. (отсканирован мною на плёночном сканере).
- Диск «Движение и взаимодействие тел» из «Электронных уроков и тестов».
- Диск «Работа и мощность» из «Электронных уроков и тестов».
Раздел механики, в котором изучается
равновесие абсолютно твердых тел,
называется статикой.
Равновесие тела – это состояние покоя
или равномерного и прямолинейного
движения тела.
Абсолютно твердое тело – это тело, у
которого деформации, возникающие
под действием приложенных к нему
сил, пренебрежимо малы.
2
твердого тела: твердое тело
находится в равновесии,
если геометрическая сумма
внешних сил, приложенных
к нему, равна нулю.Второе условие равновесия
твердого тела: твердое тело
находится в равновесии, если
алгебраическая сумма моментов
внешних сил, действующих на
него относительно любой оси,
равна нулю.
М1+М2+М3+…=0 Центр тяжести тела- это точка
приложения
равнодействующей силы
тяжести.
Виды равновесия
УстойчивоеНеустойчивое
Безразличное
6
Условия устойчивости равновесия
1. Тела находятся в состоянииустойчивого равновесия, если
при малейшем отклонении от
положения равновесия
возникает сила или момент
силы, возвращающие тело в
положение равновесия.
72.Тела находятся в состоянии
неустойчивого равновесия, если
при малейшем отклонении от
положения равновесия
возникает сила или момент
силы, удаляющие тело от
положения равновесия.3. Тела находятся в
состоянии безразличного
равновесия, если при
малейшем отклонении от
положения равновесия не
возникает ни сила, ни
момент силы, изменяющие
положение тела.Виды равновесия
d
Fт
N
О
Fт
N
О
Fт
Fт
Fт
N d
О
устойчивое
неустойчивое
безразличное
10Под площадью опоры понимают площадь соприкосновения тела с
опорой или площадь, ограниченную возможными осями,
относительно которых может происходить опрокидывание (
поворот) тела под действием внешних сил.
Равновесие тел на опорах
ℓℓ
Fт
Fт
Fт
Fт
Тело, имеющее площадь опоры, будет
находиться в равновесии до тех пор, пока
линия действия силы тяжести будет
12Fт
Fт
Если при отклонении тела, имеющего площадь опоры,
происходит повышение центра тяжести, то равновесие будет
устойчивым. При устойчивом равновесии вертикальная
прямая, проходящая через центр тяжести, всегда будет
проходить через площадь опоры.A = FFт т h
Fт
Fт
Fт
Fт
Два тела, у которых одинаковы вес и площадь опоры, но
разная высота, имеют разный предельный угол наклона. Если
этот угол превысить, то тела опрокидываются.A = Fт Fтh
Fт
Fт
Fт
Fт
При более низком положении центра тяжести необходимо
затратить большую работу для опрокидывания тела.
Следовательно работа по опрокидыванию может служить мерой
его устойчивости.
Like Share 452 Views
Презентация по физике на тему: «Равновесие тел, условия равновесия тел». Ученицы 10 класса ГБОУ СОШ №1465 Казаковой Алёны. Учитель физики Л.Ю. Круглова. Раздел механики, изучающий условия равновесия сил, называется статикой.
Download Presentation
Презентация по физике на тему: «Равновесие тел, условия равновесия тел»
E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
«Равновесие тел, условия равновесия тел» Ученицы 10 класса ГБОУ СОШ №1465 Казаковой Алёны. Учитель физики Л.Ю. Круглова
Условия равновесия сил, называется статикой. Точку, через которую проходит равнодействующая сил тяжести при любом расположении тела, называют центром тяжести.
Взаимодействия тел в динамике является возникновение ускорений. Однако часто бывает нужно знать, при каких условиях тело, на которое действует несколько различных сил, не движется с ускорением. Подвесим шар на нити. На шар действует сила тяжести, но не вызывает ускоренного движения к Земле. Этому препятствует действие равной по модулю и направленной в противоположную сторону силы упругости. Сила тяжести и сила упругости уравновешивают друг друга, их равнодействующая равна нулю, поэтому равно нулю и ускорение шара.
Равномерное прямолинейное поступательное движение тела или его покой возможны только при равенстве нулю геометрической суммы всех сил, приложенных к телу.Невращающееся тело находится в равновесии, если геометрическая сумма сил, приложенных к телу, равна нулю. = + + … + = 0
Вращения. В повседневной жизни и технике часто встречаются тела, которые не могут двигаться поступательно, но могут вращаться вокруг оси. Примерами таких тел могут служить двери и окна, колеса автомобиля, качели и т. д. Если вектор силы лежит на прямой, пересекающей ось вращения, то эта сила уравновешивается силой упругости со стороны оси вращения.
Вектор силы, не пересекает ось вращения, то эта сила не может быть уравновешена силой упругости со стороны оси вращения, и тело поворачивается вокруг оси.
Действием одной силы может быть остановлено действием второй силы. Опыт показывает, что если две силы и по отдельности вызывают вращение тела в противоположных направлениях, то при их одновременном действии тело находится в равновесии, если выполняется условие: F1 d1=F2 d2где d1 и d2- кратчайшие расстояния от прямых, на которых лежат векторы сил F1и F2.Расстояние d называется плечом силы, а произведение модуля силы F на плечо d называется моментом силы M:M= Fd
Объединяя два вывода, можно сформулировать общее условие равновесия тел:Тело находится в равновесии, если равны нулю геометрическая сумма векторов всех приложенных к нему сил и алгебраическая сумма моментов этих сил относительно оси вращения.(ПРАВИЛО МОМЕНТОВ) При выполнении общего условия равновесия тело необязательно находится в покое. Согласно Первому закону Ньютона при равенстве нулю равнодействующей всех сил ускорение тела равно нулю, и тело может находиться как в покое, так и двигаться равномерно и прямолинейно.
Виды равновесия. В практике большую роль играет не только выполнение условия равновесия тел, но и качественная характеристика равновесия, называемая устойчивостью. Различают три вида равновесия тел: устойчивое, неустойчивое и безразличное.
Находится на горизонтальной поверхности. Равновесие называется неустойчивым, если при небольшом смещении тела из положения равновесия равнодействующая приложенных к нему сил отлична от нуля и направлена от положения равновесия.
Проведенная через центр тяжести С, не пересекает площадь опоры, то тело опрокидывается. Равновесие тела на опоре. Если вертикальная линия, проведенная через центр тяжести С тела, пересекает площадь опоры, то тело находится в равновесии.