Конспект урока "Решение задач по теме: «Статика»" 10 класс


Конспект урока с презентацией 10 класс.
Автор Никулина Оксана Ивановна.
Место работы МОУ «Галёнковская средняя общеобразовательная школа Октябрьского района»
Должность: учитель физики
Источники материалов:
1. Физика. Справочные материалы / О.Ф. Кабардин. – М. : Просвещение, 1991.
2. www.wallpaperworld.com
3. http://igrudom.ru/
4. http://www.teoretmeh.ru/statika2.htm
5. http://www.physics.ru/courses/op25part1/content/chapter1/section/paragraph14/theory.html
http://class-fizika.narod.ru/van19.htm
6. Учебник Физика 10 класс Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я., М.:Просвещение, 2009.
Решение задач по теме: «Статика». (Слайд 1)
Эпиграф к уроку: «Ум заключается не только в знании, но и в умении применять знания на деле».
Аристотель. (Слайд 2)
Цели урока:
1. Обобщить и систематизировать знания учащихся по теме: «Статика»;
2. Вспомнить условия равновесия тел;
3. Углубить знания учащихся по данной теме;
4. Показать значимость данной темы в повседневной жизни.
Задачи:
I. Образовательная:
Систематизировать знания по теме «Статика»;
Продолжать формировать умения синтезировать и обобщать знания;
Применять полученные знания на уроках физики при решении задач, а также в
повседневной жизни.
II. Развивающая:
Развивать интерес к решению задач по статике, через взаимосвязь физики с математикой;
Развивать способности учащихся анализировать различные ситуации на наличие или
отсутствие поступательного и вращательного движения;
Продолжить формирование общих интеллектуальных умений, обращая внимание на
выражение мыслей;
Формирование умений работать с дополнительной литературой и физическими
приборами.
III. Воспитывающая:
Формирование интереса к предмету;
Развитие познавательной активности, любознательности;
Воспитание аккуратности, целеустремлённости;
Формирование трудовых и учебных навыков;
Воспитание уважительного отношения к товарищам;
Умение работать в группах.
Оборудование: компьютер с проектором, неваляшка, таблица, раздаточный материал, набор
брусков, динамометр, измерительная лента, деревянные линейки, презентация.
Ход урока.
Учащиеся вместе с учителем формируют цели и задачи урока. Сегодня на уроке мы с вами
попытаемся показать значимость данной темы в повседневной жизни. В течение урока вы будете
анализировать различные ситуации. Продемонстрируете свои умения обобщать и делать выводы
на основе эксперимента. (Слайд 3)
1) Фронтальный опрос. (Слайд 4).
1. Какой раздел в механике называется статикой?
2. Что такое абсолютно твёрдое тело?
3. Что такое плечо силы?
4. Дано твердое тело, которое может вращаться относительно неподвижной точки О. В точке
А к нему приложена сила F. Определите плечо силы F относительно точки О.
5. Что называется моментом силы?
6. При каких условиях момент силы берётся со знаком + ,-?
7. Первое условие равновесия твёрдого тела
8. Второе условие равновесия твёрдого тела.
9. Что такое r ?
Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри его точка такая,
что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остаётся в покое и сохраняет первоначальное
положение. (Слайд 6).
У каждого предмета есть центр тяжести. Изучение этого свойства тел необходимо для
понимания понятия равновесия тел, при решении конструкторских задач, расчёте устойчивости
сооружений. В своём труде «О равновесии плоских тел» Архимед употреблял понятие центра
тяжести. Прошло 17 веков, и Леонардо да Винчи сумел найти центр тяжести тетраэдра.
«Люди, как известно, твари прямоходящие, а посему их центр масс при стоянии занимает
наивысшее положение». Центр тяжести человека расположен в нижней части живота, т.к. вес ног
составляет около половины веса тела. Устойчивость тела зависит от положения центра тяжести и
от величины площади опоры: чем ниже центр тяжести и больше площадь опоры, тем тело
устойчивее. (Слайд 7). Посмотрите на примеры и мысленно проведите вертикаль через центр
тяжести человека к плоскости, на которую он опирается. Лежит ли проекция центра тяжести в
пощади опоры человека? Стоя или при ходьбе проекция центра тяжести лежит в площади ,
ограниченной опорой и равновесие сохраняется без труда. (Слайд 8). Увеличение площади опоры
за счёт дополнительной опоры (одной или двух палок) помогает сохранить устойчивость и
равновесие. При падении центр тяжести находится в стороне от точек опоры. В результате
человек теряет равновесие и падает.
Большинство тел покоятся на опорах.
Задание:(Слайд 9).
1 ряд: попробуйте встать со стула, не наклоняясь вперед;
2 ряд: попробуйте встать со стула, наклоняясь вперед,
3 ряд: попробуйте встать со стула, широко расставив ноги.
Сделайте соответствующие выводы.
Учащиеся делают вывод (Слайд 10).
Возьмём призму на шарнирах с отвесом в центре тяжести её.
Пока стоит. Ещё держится! Ой, падает!
Равновесие остается устойчивым , пока линия отвеса проходит через площадь опоры.
А теперь обратимся к областям нашей жизни, где нам необходимо учитывать положение центра
тяжести тела. При различных видах спорта, в цирке, при строительстве различных сооружений:
зданий, мостов, башен и т.д. цирковые артисты, например, при ходьбе по канату сохраняют
равновесие, изменяя положение своего центра тяжести. Одним из примеров изменения
положения центра тяжести является неваляшка. (Слайд 11). Сообщение учащихся (на 3 мин) о
неваляшках.
Экспериментальное задание.
Оборудование: картонные окружности, квадраты, тела неправильной формы.
Задание: определите экспериментально центр тяжести данных тел.
1. Ряд- квадрата.
0,3 0,2 0,1 0 0,1 0,2 0,3
?
2. Ряд-круга.
3. Ряд-тела неправильной формы.
Один ученик с каждого ряда даёт анализ решения экспериментального задания.
Решение экспериментальных задач. (Слайд 12).
Оборудование: линейка, деревянные бруски, динамометр, спичечные коробки с отвесами.
Задание 1 ряду: С помощью кубика определите вес линейки. Результат проверить
экспериментально.
Решение: линейку помещают на стол, на конец линейки кладут брусок и уравновешивают ее.
Второе условие равновесия ΣМ
i
=0, F
2
·АО - F
1
·ОВ=0; вес линейки F
2
= F
1
ВО/АО.
Задание 2 ряду: Имея три бруска, определите наибольшие длины выступающих частей брусков,
при которых бруски ещё будут находиться в равновесии без скрепления. (рис)
Решение: т.к бруски однородны, то точка приложения силы тяжести каждого из брусков будет
лежать посредине его длины. Следовательно, первый верхний брусок ещё будет в равновесии по
отношению ко второму бруску, когда центр тяжести его будет расположен на продолжении линии
среза второго бруска. Следовательно, наибольшая длина свободного конца первого бруска будет
L/2. Центр тяжести первого и второго бруска, взятых вместе будет расположен от края второго
бруска на расстоянии L/4.
Задание 3 ряду: Деревянную линейку установите под углом к горизонту и поставьте на неё
спичечный коробок, снабжённый отвесом, как показано на рис. Увеличьте угол наклона. При
каком условии коробок опрокинется. Записать условие равновесия коробка.
Решение: на коробок действует сила тяжести и сила реакции опоры. Коробок будет в равновесии,
если ΣМ
i
=0, т.е. L
1
- L
2
=0. Пока отвес не выходит за площадь опоры, коробок не
опрокидывается.
Совместное решение экспериментальных задач.
1. Определите силу, приложенную к правому концу рычага, и силу давления опоры, если
вес одного груза 1Н, а вес линейки 2,5 Н. (Собрать установку и проверить правильность
полученных результатов решения задачи). F
6
(Слайды 13,14).
F
7
F
1
F
2
F
3
F
4
F
5
Решение: Первое правило равновесия твёрдого тела: если твёрдое тело находится в равновесии
то геометрическая сумма внешних сил, приложенных к телу равна 0. Второе правило: сумма
моментов всех внешних сил, действующих на твёрдое тело относительно любой оси равна 0.
ΣМ
i
=0, ΣF=0. Запишем со знаком (+) все моменты сил вращающих рычаг по часовой стрелки
относительно точки О, а затем момент сил вращающий рычаг против часовой стрелки со знаком (-
). F
3
L
3
+F
4
L
4
+F
5
L
5
-F
1
L
1
-F
2
L
2
-F
6
L
6
=0
2Н·0,1 м+2Н·0,15м+3Н·0,2м-1Н·0,2м-3Н·0,1м=F
6
L
6
0,2Н м+0,3Н м+0, м-0,2Н м-0,3Н м=F
6
0,3м; F
6
=2Н.
Сняв экран, убеждаемся в правильности полученного ответа.
ΣF=0, F
7
+F
6
- F
1
F
2
F
3
- F
4
- F
5
=0; F
7
=-F
6
+F
1
+F
2
+F
3
+F
4
+F
5
+ Р F
7
= 11,5Н.
2. В гладком цилиндрическом стакане лежит стержень массой 0,1 кг. Определите силы
реакции опор, если угол между стержнем и дном стакана равен 45
0
. Длина стержня L.
(Слайд 15,16).
N
1
-? N
2
-?
Рис слайд 16.
α=45
0
L На стержень со стороны стакана действуют три неизвестные силы: N
1
,N
2
,N
3
.
Уравнение равновесия: ΣМ
А
=0, ΣF=0; ΣF
х
=0, ΣF
у
=0.
m= 0,1 кг ОХ: N
1
-N
3
=0; ОУ: N
2
-mg=0 N
2
=mg
Момент сил проецируем на направления перпендикулярные радиусам-векторам
mgL/2cosα - N
1
Lsinα=0, N
2
=mg=1Н
N
1
= mgL/2cosα/ Lsinα=0,5Н.
3. Тележка массой m = 350 г имеет расстояние между осями колёс
х = 15 см и длину l = 20 см. Какой минимальной силой можно приподнять тележку за один конец?
(Слайд 17,18).
4. Два человека одинаково роста держат за концы в горизонтальном положении трубу
длинной l = 2 м и массой m
1
= 10 кг. На расстоянии d = 0,5 м от первого человека к трубе
подвешен груз m
2
= 100 кг. Определите силы, с которыми труба давит на плечи первого и
второго человека. (Слайд 19,20)
Итог урока. Рефлексия учащихся.
Д/з (Слайд 21)