WWW.EL.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Онлайн документы
 


«пластичность, хрупкость. Цели занятия: образовательная – познакомить учащихся с механическими свойствами твердого тела: упругостью, пластичностью,хрупкостью,прочностью и твердостью;. ...»

Методическая разработка теоретического занятия

Тема занятия: Виды деформаций. Упругость, прочность,

пластичность, хрупкость.

Цели занятия:

образовательная – познакомить учащихся с механическими свойствами

твердого тела: упругостью, пластичностью,хрупкостью,прочностью и твердостью;.

воспитательная – продолжать совершенствовать умение устанавливать причинно -следственные связи при изучении физических явлений;

развивающая – развивать умение решать задачи, пользуясь известными теоретическими знаниями.

Тип занятия: усвоение новых знанийМетод занятия: объяснительно- иллюстративныйВремя занятия: 90 мин.

Место проведения: ауд. 517

Внутрипредметная связь: основы молекулярно-кинетической теории.

Межпредметная связь: медицина - деформация в организме.

Оснащение занятия: таблица «Симметрия при типизации кристаллических твёрдых тел», проектор, резинка, воздушный шар, раздаточный материал.

Использованная литература:

основная – Б.Кронгарт «Физика 10 кл.» естественно-математического направления. «Мектеп» 2006 г.

дополнительная Л.Жданов «Физика» для средних учебных заведений Москва «Наука» 1987 г.

Учащийся должен знать: виды деформаций, абсолютную и относительную деформации, механическое напряжение, закон Гука и его физический смысл.

Учащийся должен уметь: объяснять механические свойства твердых тел на основе молекулярно-кинетической теории строения вещества, решать задачи на закон Гука.

Структурно-логическая схема и хронокарта занятия

І Организационный момент – 3 мин

ІІ Опрос домашнего задания– 20 мин

ІІІ Объяснение нового материала – 42 мин

IV Закрепление нового материала -20 мин

V Подведение итогов занятия – 3 мин

VІ Задание на дом – 2 мин

Ход занятия

І Организационный момент

-проверка подготовки учащихся к занятию-мотивация познавательной деятельности учащихся: изучение видов деформаций позволяет расчитывать силы, приложенные к телу.

-знакомство учащихся с целью и планом занятия.

ІІ Опрос домашнего заданияФизический диктант на тему «Свойства твёрдых тел».

I Вариант II Вариант

1. Кристаллы- это..... 1. Аморфные тела- это....

2. Кристаллы отличаются от... тел... 2.Аморфные тела отличаются от.....

3. Существуют следующие типы 3. Все аморфные тела постепенно могут

кристаллов... перейти в.............., потому,что........

4. Анизотропия – это..... 4. Изотропия – это......

5. Примеры кристаллов:....... 5. Примеры аморфных тел:.......

6. Углерод встречается в природе чаще 6.Показать, что стекло –аморфное тело,

в виде графита,а не алмаза, потому,...... а соль- кристаллическое, если....

7. В мороз снег скрипит под ногами пото 7.Скорость роста кристалла различна по

му, что...... разным направлениям, потому, что.....

ІІІ Объяснение нового материала

План:

1.Явление деформации.

2.Виды деформации.

3.Механическое напряжение.

4. Почему кость прочнее гранита?

5. Механика каратэ.

6. Для чего нужны сухожилия?

1. В твердых телах – аморфных и кристаллических – частицы (молекулы, атомы, ионы) совершают тепловые колебания около положений равновесия, в которых энергия их взаимодействия минимальна. При увеличении расстояния между частицами возникают силы притяжения, а при уменьшении – силы отталкивания. Силы взаимодействия между частицами обусловливают механические свойства твердых тел. Деформация твердого тела является результатом изменения под действием внешних сил взаимного расположения частиц, из которых состоит тело, и расстояний между ними.

2. Существует несколько видов деформаций твердых тел – деформация растяжения, деформация сдвига, деформация всестороннего сжатия.

Некоторые из них представлены на рисунке 1:

Рис. 1 Некоторые виды деформаций твердых тел: 1 – деформация растяжения; 2 – деформация сдвига; 3 – деформация всестороннего сжатия

Простейшим видом деформации является деформация растяжения или сжатия. Ее можно характеризовать абсолютным удлинением l, возникающим под действием внешней силы Связь между l и F зависит не только от механических свойств вещества, но и от геометрических размеров тела (его толщины и длины).

Отношение абсолютного удлинения l к первоначальной длине l образца называется относительным удлинением или относительной деформацией :

При растяжении  > 0, при сжатии  < 0.

Если принять направление внешней силы, стремящейся удлинить образец, за положительное, то F > 0 при деформации растяжения и F < 0 – при сжатии.

3. Отношение модуля внешней силы F к площади S сечения тела называется механическим напряжением :

За единицу механического напряжения в СИ принят паскаль (Па). Механическое напряжение измеряется в единицах давления.

Зависимость между и является одной из важнейших характеристик механических свойств твердых тел. Графическое изображение этой зависимости называется диаграммой растяжения. По оси абсцисс откладывается относительное удлинение, а по оси ординат – механическое напряжение. Типичный пример диаграммы растяжения для металлов (таких как медь или мягкое железо) представлен на рисунке 2.

Рис. 2 Типичная диаграмма растяжения для пластичного материала. Голубая полоса – область упругих деформаций

При малых деформациях (обычно существенно меньших 1 %) связь между и оказывается линейной (участок Oa на диаграмме). При этом при снятии напряжения деформация исчезает. Такая деформация называется упругой. Максимальное значение  = пр, при котором сохраняется линейная связь между и, называется пределом пропорциональности (точка a). На линейном участке выполняется закон Гука:

Коэффициент E в этом соотношении называется модулем Юнга.

При дальнейшем увеличении напряжения связь между и становится нелинейной (участок ab). Однако при снятии напряжения деформация практически полностью исчезает, т. е. восстанавливаются размеры тела. Максимальное напряжение на этом участке называется пределом упругости. Если  > упр, образец после снятия напряжения уже не восстанавливает свои первоначальные размеры и у тела сохраняется остаточная деформация ост. Такие деформации называются пластическими (участки bc, cd и de). На участке bc деформация происходит почти без увеличения напряжения. Это явление называется текучестью материала. В точке d достигается наибольшее напряжение max, которое способен выдержать материал без разрушения (предел прочности). В точке e происходит разрушение материала.

Материалы, у которых диаграмма растяжения имеет вид, показанный на рисунке, называются пластичными. У таких материалов обычно деформация max, при которой происходит разрушение, в десятки раз превосходит ширину области упругих деформаций. К таким материалам относятся многие металлы.

Материалы, у которых разрушение происходит при деформациях, лишь незначительно превышающих область упругих деформаций, называются хрупкими (стекло, фарфор, чугун).

Аналогичным закономерностям подчиняется и деформация сдвига. В этом случае вектор силы направлен по касательной к поверхности образца. Относительная деформация определяется безразмерным отношением x / l, а напряжение – отношением F / S (сила, действующая на единицу площади поверхности). При малых деформациях

Коэффициент пропорциональности G в этом отношении называется модулем сдвига. Модуль сдвига для большинства твердых материалов в 2–3 раза меньше модуля Юнга. Следует помнить, что у жидких и газообразных веществ модуль сдвига равен нулю.

На рис. 1(3) показана деформация всестороннего сжатия твердого тела, погруженного в жидкость. В этом случае механическое напряжение совпадает с давлением p в жидкости. Относительная деформация определяется как отношение изменения объема V к первоначальному объему V тела. При малых деформациях

Коэффициент пропорциональности B в этой формуле называется модулем всестороннего сжатия.

4. Природа в процессе эволюции использовала способ уменьшения массы человека и животных при сохранении прочности их скелета. Наиболее отчётливо это проявилось у птиц, которые больше других животных заинтересованы в уменьшении своей массы. Например, у фрегата, птицы, имеющей размах крыльев около 2 м, масса скелета всего 11О г. Однако и у бескрылых животных кости внутри тоже полые. Измерения показывают, например, что для самой крупной трубчатой кости скелета, бедренной, отношение внутреннего диаметра поперечного сечения к внешнему у человека и других млекопитающих составляет 0,5-0,6, что даёт возможность приблизительно на 25% уменьшить массу скелета при сохранении той же прочности.

Прежде чем хвалить природу за её осведомлённость в вопросах сопротивления материалов, посмотрим, достаточно ли прочны наши кости. В таблице приведены значения критических напряжений (отношение приложенной силы к площади поперечного сечения образца), при которых нарушается целостность различных материалов при испытаниях на сжатие и растяжение, а также их модули Юнга.

Материал Прочность(механическое напряжение ) 10Н/м2 Модуль Юнга, Е

10 Н/м2

на сжатие на растяжение Сталь 552 827 2070

Кость 170 120 179

Гранит 145 5 517

Как это ни удивительно, но кость по прочности уступает только твёрдым сортам стали, и оказывается гораздо прочнее ставших образцами прочности гранита и бетона. Чем же это объясняется?

Кость - композитный материал и состоит из двух совершенно различных компонентов: эластичного коллагена (из него в основном состоят все наши сухожилия) и кристаллов гидроксиапатита кальция Са10(РО4)6.(ОН)2 - 60% по массе.

Известным примером композитного материала служит стеклопластик, представляющий собой смесь стеклянных волокон и смолы. Причиной высокой прочности кости является сочетание эластичности и твёрдости. Многие обычные (не композитные) материалы, обладая большой твёрдостью, очень хрупки. Каждый видел, как разбивается стекло. От места, где по стеклу ударили, разбегаются трещины, которые и раскалывают лист. Если трещины не успевают образоваться, как это происходит при ударе пули, то лист стекла остаётся целым, за исключением области, куда пришёлся удар.

Таким образом, прочность многих материалов была бы гораздо выше, если бы их структура препятствовала распространению трещин. Наличие в кости сетки из коллагена, обладающего высокой эластичностью, служит преградой для распространения в ней трещин. В то же время твёрдость кости обеспечивается кристаллами гидроксиапатита кальция, отложившимися на поверхности коллагеновых нитей. На композитную природу кости указывает низкое значение её модуля Юнга по сравнению с однородными материалами, обладающими такой же прочностью.

Какой же запас прочности у наших костей? Средняя часть плечевой кости человека имеет площадь поперечного сечения около 3,3 см2. Используя данные, приведённые в таблице, легко показать, что максимальный вес груза, который может удерживать эта кость, находясь в вертикальном положении и работая на сжатие, P= ·S = 170·10Н/м2·3,3 ·10 м2 близок к 60 000 Н. В то же время максимальная сила, которую может выдержать та же кость, если она работает на изгиб, а сила приложена к свободному концу кости перпендикулярно оси, близка к 5500 Н.

5. Прекрасной иллюстрацией прочности костей человека может служить популярный сейчас вид спортивных упражнений - каратэ. Тем, кто видит впервые каратиста, разбивающего крепкие бруски дерева или бетона, часто кажется, что это мистификация. Однако даже новичок после недолгой тренировки сможет легко разбить голой рукой брусок дерева, а потом и целую стопку.

Как может голая рука разбивать такие прочные предметы, как дубовые или бетонные бруски, не ломаясь сама? Сначала попробуем оценить необходимую для этого энергию W, Используя закон Гука для деформации бруска формулу для потенциальной энергии, запасённой в сжатой пружине, можно получить выражение для W : W = VT/ 2E, где V - объём бруска, Т - максимальное напряжение, которое выдерживает материал бруска, Е -модуль Юнга.

Формула подтверждает интуитивные соображения, что, брусок тем труднее разорвать, чем он больше и чем эластичнее материал бруска, т.

к. большая энергия тратится на его растяжение. Как правило, в своих показательных выступлениях каратисты используют бетонные кирпичи размером 0,4 х 0.2 х 0.05 м. Принимая во внимание данные из таблицы и приведённую выше формулу, можно получить, что для таких брусков W = 0,55 Дж. Скорость движущейся руки каратиста составляет приблизительно 12 м/с,а её масса 0,7 кг. Поэтому энергия, которую передаёт рука в момент удара, близка к 50 Дж. Таким образом, рука каратиста обладает достаточным запасом энергии, чтобы разрушить брусок из бетона.

То, что рука каратиста не ломается при ударе о брусок, частично объясняется гораздо большей прочностью кости по сравнению с бетоном. Высокоскоростная киносъёмка кулака каратиста в момент удара показала, что его замедление при соприкосновении с бруском составляет примерно 4000 м/с2. Поэтому сила, действующая со стороны бруска на кулак массой 0,7 кг, составляет 2800 Н. Если весь кулак в момент удара заменить костью длиной 6 см и диаметром 2 см, фиксированной в двух крайних точках, а удар о брусок моделировать силой, действующей на её середину, то в таких условиях кость может выдержать 25 000 Н. Это приблизительно в 8 раз больше, чем сила, действующая на кулак каратиста при разламывании бетонных брусков. Однако возможности руки каратиста противостоять таким ударам ещё больше, т.к. в отличие от бетонного бруска она не поддерживается по краям и удар не приходится точно в середину. Кроме того, между костью и бруском бетона всегда находится эластичная ткань, амортизирующая удар. Итак, ссылаться на хрупкость наших костей, оправдывая свою нерешительность, мы не вправе. Они не подведут.

6.Многие из тех движений, которые мы совершаем, бывают периодическими. К ним относятся ходьба, бег, катание на лыжах, коньках, приседания и т.д. Во время этих движений различные части тела движутся неравномерно. Например, при беге или ходьбе каждая нога попеременно уменьшает свою скорость до нуля, соприкасаясь с землёй и тормозя при этом перемещение тела. В последующем та же нога, отталкиваясь от земли, ускоряет это перемещение. Чтобы заставить автомобиль двигаться подобным образом, нам нужно было бы с частотой около 1 Гц нажимать то на педаль газа, то на тормоз. Естественно, что расход горючего при таком импульсном характере движения резко возрастает, т.к. часть кинетической энергии автомобиля при торможении переходит в тепло. Неужели бег человека и животных так же неэкономичен, как движение этого гипотетического автомобиля?

Конечно, нет. Исследования учёных показали, что при беге часть кинетической энергии в фазе торможения хранится в сухожилиях ног в виде потенциальной энергии их деформации, которая переходит опять в кинетическую подобно тому, как это происходит при отскакивании резинового мяча от стены.

Таким образом, сухожилия являются запасниками механической энергии во время бега и других циклических движений.

014287500

IV Закрепление нового материала

Выполнить задание:

Независимость физических свойств твёрдых тел от направления называется...

Зависимость физических свойств твёрдых тел от направления называется...

Тела, не имеющие постоянной формы, называются....

Отношение модуля внешней силы к площади сечения тела называется механическое.....

Обозначается греческой буквой....

Изменение формы и размеров тела под действием каких либо причин называется....

Природа в процессе эволюции использовала способ уменьшения массы человека и животных при сохранении прочности их ……

Наиболее отчётливо это проявилось у …..

Свойство тел сохранять деформацию после снятия внешних нагрузок называют....

Наиболее твёрдым телом является.....

Ответы:

1. ИЗОТРОПИЯ – 2-я буква2. АНИЗОТРОПИЯ -2-я буква3. АМОРФНЫЕ - 1-я буква4. НАПРЯЖЕНИЕ - 1-я буква5. СИГМА - 2-я буква6. ДЕФОРМАЦИЯ - 2-я буква7. СКЕЛЕТ - 1-я буква

8. ПТИЦЫ - 3-я буква

9. ПЛАСТИЧНОСТЬ -2-я буква10.АЛМАЗ - 1-я буква.

Из выделенных букв составить народное выражение «ЗНАНИЕ – СИЛА»

Решить задачу: Каким должен быть модуль силы, прилоложенной к стержню вдоль его оси, чтобыв стержне возникло напряжение 1,5·10Па? Диаметр стержня равен 0,4см. Ответ: F= 1,9·10Н

V Подведение итогов занятия

Вопросы:

- Что нового вы узнали на уроке?

- Добились ли мы своей цели?

VІ Задание на дом: Б.Кронгарт «Физика 10 кл.» естественно-математического направления. «Мектеп» 2006 г. с. 182-189, повторить с. 177-182

Похожие работы:

«Сценарный план праздничного концерта "Мамины глаза", посвященного Международному Дню матери. № п\п Порядок проведения Техническое оснащение1. I. Вступительная часть.Голос за кадром:  Дождь в окошко стучит, как замерзшая птица.Но она не уснет, продолжая нас ждать.Я сегодня хочу от души поклон...»

«Опросный лист для заказа сепарационных системОбщие сведения:Название проекта:Дата:Эксплуатационные условия окружающей среды: Установка:на открытом воздухе, без навеса на открытом воздухе, под навесом в закрытом помещенииФактор риска в связи с территориальным местоположением: сейсмоопасная зона Климатические условия эксплуатации: континентальные тро...»

«Мастер-класс "Блюда и напитки из местного сырья без добавок и ГМО" Цель и задачи: Воспитание культуры питания, показ приготовления блюд и напитков без добавок и ГМО Обмен опытом и повышение интереса к здоровому питанию Активная пропаганда инновационных форм и методов обучения и воспитания. Форма проведения: мастер-...»

«Министерство образования и науки Украины Донбасская государственная машиностроительная академия (ДГМА)ТРУДОУСТРОЙСТВО И ДЕЛОВАЯ КАРЬЕРА (в вопросах и ответах) Пособие для студентов всех специальностей Утверждено на заседании методического совета Протокол № от Краматорск ДГМА 2014 ББК 87.7 Трудоустройство и дело...»

«ПРОЕКТУТВЕРЖДЕНА постановлением администрации города от _ 2017 № _ Муниципальная Программа "Формирование комфортной городской среды в городе Рассказово" на 2018-2022 годы (далее — Программа) Паспорт Программы Ответственный исполнитель Программы Отдел строительства и жи...»

«Перечень образовательных программ МБУДО "ЦДТТ" 2015-2016 учебный год Техническое направление № Название программы ФИО автора Тип программы Возрастной диапазон Срок реализации Срок реализации в УДО Краткое содержание программы Результаты 1 ВсеумейкаИльина Н.М. Модифицированная 5-6 лет 2 года 2 года Обучение технологии работы с различными материалами. Тео...»

«ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ"БЕЛГОРОДСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ" Методические материалы для проведения открытого внеклассного мероприятия по дисциплине "Иностранный язык" Конкурс исполнител...»

«Министерство общего и профессионального образования Ростовской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области "Каменский техникум строительства и автосервиса"МАТЕРИАЛЫ для проведения срезовой контрольной работы по дисциплине ОП. 04 Основы геодезии по...»

«Экзаменационные вопросы по третьему уровню IV вариант1. Метод, основанный на конструктивистких теориях обучения, Используемый в мировой практике, это. a)Обучение, ориентированное на показательb)Усовершен...»







 
2018 www.el.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - онлайн документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.