Конспект урока физики
план-конспект урока по физике (9 класс)

Тема урока: «Равновесие тел.  Виды равновесия».

Задачи:

образовательные: изучить два условия равновесия, виды равновесия (устойчивое, неустойчивое, безразличное); выяснить, при каких условиях тела более устойчивы;

развивающие: формировать умения анализировать, устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала;

воспитательные: поддержание интереса к предмету, повышение общей культуры учащихся.

Ход урока

1.Что называется равновесием?

Равновесие – это состояние, при котором сумма всех сил, действующих на тело равна нулю и тело при этом находится в состоянии покоя.

В физике под равновесием понимается состояние покоя. Например, дом и большинство его частей покоятся относительно Земли, несмотря на то, что этот дом находится под воздействием различных сил. Любое реальное тело деформируется под воздействием тех или иных сил. Если эти силы вызывают значительные деформации, такие, как растяжение пружины или изгиб металлической линейки, ни в коем случае нельзя считать, что эти тела находятся в равновесии.

Однако, во многих случаях на практике эти деформации незначительны. В таких случаях мы можем говорить о равновесии абсолютно твердых тел, тем самым пренебрегая их деформацией.

Скажем, бревенчатый дом, находясь на Земле, разумеется, находится в состоянии равновесия.

2. Виды равновесия.

(Найти в учебнике определения и примеры)

Равновесие называется устойчивым, если при малом отклонении от положения равновесия система возвращается в первоначальное положение, как только будет устранена причина, вызывающая это отклонение.

Примеры: маятник, неваляжка, кресло-качалка

Равновесие называется неустойчивым, если система не возвращается в исходное положение, а отклоняется от него еще больше.

Примеры: канатоходец,

Равновесие называется безразличным, если новое положение системы после отклонения от исходного остается положением равновесия и после удаления внешнего воздействия.

Примеры: ручка, лежащая на столе, колесо, катящееся по ровной поверхности.

Эти три формы равновесия можно проиллюстрировать примерами положения шарика на дне чаши, на выпуклой поверхности и на горизонтальной плоскости. В первом случае (а) шарик находится в положении устойчивого равновесия, так как при малых отклонениях он возвратится в первоначальное положение, как только будет устранена причина, вызвавшая отклонение. Во втором случае (б) исходное положение шарика может служить примером неустойчивого равновесия, а в третьем (в) – безразличного равновесия.

3. Условия равновесия.

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

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.

Момент силы: M = F L

L – плечо силы – кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы.

(прочитать по учебнику, что значит момент силы)

Представьте, что вы футболист и перед вами футбольный мяч. Чтобы он полетел, его нужно ударить. Всё просто: чем сильнее ударите, тем быстрее и дальше полетит, и бить будете, скорее всего, в центр мяча 

А чтобы мяч в полете вращался и летел по искривленной траектории, вы ударите не в центр мяча, а сбоку, что и делают футболисты, чтобы обмануть соперника.

Здесь уже важно, в какую точку бить

Представьте: вы сели на качели-балансир и первоклассник.

Чтобы его перевесить, куда вы сядите?

- вы сядете на качели поближе к противоположному концу.

В этих приведённых примерах нам важно было не просто подействовать на тело с некоторой силой, но и важно, в каком месте, на какую именно точку тела действовать. Эту точку мы выбирали наугад, пользуясь жизненным опытом.

А если речь идёт о подъемном кране? Для решения таких задач интуиции и опыта недостаточно. Без четкой теории их решить уже нельзя. 

Момент силы – это мера вращательного действия силы, то есть то, насколько эффективно сила может повернуть объект вокруг оси или точки. 

Простыми словами, это вращательное усилие: чем больше сила и чем дальше она приложена от оси вращения (плечо силы), тем больше момент силы, и тем легче повернуть объект. 

Пример: Дверь

Когда вы откручиваете гайку гаечным ключом, вы увеличиваете расстояние от руки до оси гайки (плечо силы). Это увеличивает момент силы, позволяя вам приложить меньше усилий для вращения. 

4. Центр тяжести тела и его нахождение.

Разделим мысленно тело на несколько частей. На каждую часть будет действовать силя тяжести. (рис. В учебнике). Если их все сложить, то получим одну равнодействующую силу. Чтобы она оказывала дейсвтвие как все силы одновременно, она должна быть приложена к определенной точке, называемой центром тяжести.

Центр тяжести тела – это точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на отдельные элементы тела (при любом положении тела в пространстве).

Центр тяжести правильных геометрических фигур совпадает с центром их симметрии.

Практическая работа.

Нахождение центра тяжести плоской пластины

Оборудование: плоская картонная фигура произвольной формы, штатив с лапкой и муфтой, скрепка, линейка, отвес (грузик на нити).

Указания к выполнению работы

1. Вставив булавку в одно из отверстий, подвесьте пластину в лапку штатива (рис. 145).

2. К той же скрепке прикрепите отвес.

3. С помощью карандаша отметьте на нижнем и верхнем краях пластины точки, лежащие на линии отвеса.

4. Сняв пластину, проведите через отмеченные точки прямую линию.

5. Повторите опыт, используя два других отверстия в пластине.

6. Получив точку пересечения трех линий, убедитесь, что она является центром тяжести данной фигуры. Для этого, расположив пластину в горизонтальной плоскости, поместите ее центр тяжести на острие заточенного карандаша.

V. Домашнее задание:

1. 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.)
2. Почему «Ванька-встанька» возвращается в положение равновесия при любом наклоне игрушки? (Центр тяжести у игрушки ванька-встанька расположен очень низко, игрушка находится в устойчивом равновесии и всякий раз при отклонении от вертикали ее центр тяжести поднимается так, что возникающий момент силы тяжести заставляет игрушку возвращаться к положению равновесия.)
3. Каким образом сохраняют равновесие велосипедисты и мотоциклисты? (человек сидящий на нем держит равновесие, Это достигается с помощью подруливания: если велосипед наклоняется, велосипедист отклоняет руль в ту же сторону. В результате велосипед начинает поворачивать и центробежная сила возвращает велосипед в вертикальное положение. )

Домашнее задание:

1. Каким специальностям наиболее необходимы знания о равновесии тел?

2. Почему «Ванька-встанька» возвращается в положение равновесия при любом наклоне игрушки?

3. Каким образом сохраняют равновесие велосипедисты и мотоциклисты?

Домашнее задание:

1. Каким специальностям наиболее необходимы знания о равновесии тел?

2. Почему «Ванька-встанька» возвращается в положение равновесия при любом наклоне игрушки?

3. Каким образом сохраняют равновесие велосипедисты и мотоциклисты?

Практическая работа.

Нахождение центра тяжести плоской пластины

Оборудование: плоская картонная фигура произвольной формы, штатив с лапкой и муфтой, скрепка, линейка, отвес (грузик на нити).

Указания к выполнению работы

1. Вставив булавку в одно из отверстий, подвесьте пластину в лапку штатива (рис. 145).

2. К той же скрепке прикрепите отвес.

3. С помощью карандаша отметьте на нижнем и верхнем краях пластины точки, лежащие на линии отвеса.

4. Сняв пластину, проведите через отмеченные точки прямую линию.

5. Повторите опыт, используя два других отверстия в пластине.

6. Получив точку пересечения трех линий, убедитесь, что она является центром тяжести данной фигуры. Для этого, расположив пластину в горизонтальной плоскости, поместите ее центр тяжести на острие заточенного карандаша.