растяжение

                         F

Механические свойства твердых тел.

Механическое напряжение-величина равная отношению модуля F силы упругости к площади поперечного сечения S тела.

                               s=F/S           СИ     F    S     s

                                                  Н    м²   Н/м²(Па)

Роберт Гук,    Закон Гука: При малых деформациях напряжение прямо

1676. Закон     пропорционально относительному удлинению.

установлен         s»e                         s=E*ïeï 

опытном                                      где E-модуль Юнга или модуль упругости

путем               характеризует сопротивляемость материала упругой деформации

                         растяжения или сжатия.

Т.к. s=F/S   ;         e=Dl/l₀             Имеем F/S=E*Dl/l₀            

                        F=E*S*ïDlô/l₀ –сила действующая на материал или сила упругости материала.

Где E*S/l₀=k  -жесткость материала, то   F=k*ïDlô

 Диаграмма растяжения: Е                                 s_п- предел пропорциональности-

s                                                                       напряжение, при котором еще

s_пч                                                                          выполняется закон Гука;

                                                  к  разрыву      s_уп – предел упругости- напряжение,

s_уп              текучесть                                            которое не вызывает заметные

s_п              в                                                    остаточные деформации;

s_доп                                                   s_пч- предел прочности- максимальное

                                                       напряжение, которое выдерживает материал

      0                                       e      перед его разрушением;

s_доп- допустимое (рабочая) напряжение, оказываемое на материал в процессе работы.

n=s_пч/s_доп –запас прочности.

Блок 2. Тренинг-минимум.

Тренинг минимум. Так как этот модуль предназначен для доведения умения.

решать шаблонные задачи минимального уровня до автоматизма, поэтому нужно сначала задать шаблоны. Это обычно делается посредством бесед. Постепенно они должны перейти в самостоятельную работу учеников. Промежуточным шагом может быть использование практикума, когда класс делится на группы, и закрепление проходит через общение учеников. В этом случае состав группы не учитывает никаких уровневых достижений учеников, поскольку никаких уровней пока просто нет. На данном этапе обучения все ученики считаются некомпетентными в изучаемой теме.

План урока

Тренировочный урок по решению шаблонных задач.

Задачи

1.Какой диаметр должен иметь стальной трос подъемного крана, если максимальная масса поднимаемого груза равен 10 т? Предел прочности стальной проволоки 8,5* 10⁸ Па, запас прочности должен быть = 6.

Дано:                                       Решение:

M=10⁴ кг                           Предел прочности определяется отношением модуля                               

s  =8,5*10⁸ Па              максимальной силы упругости к площади поперечного

n =6                                   сечения:

                                                s= F_У/S             Т.К. запас прочности равен 6,

D-?                                           трос должен выдержать нагрузку, в 6 раз

                                             превышающий  ту, который возникает при подъеме

                                          груза массой 10 т. Следовательно s=6mg/pd²     Þ       d=Ö24mg/ps=3*10^-2 м.

Ответ: d=3*10^-2 м

2. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде при температуре t₁=5°C равна j₁=84%, а при температуре t₂=22°C равна j₂=30%. Во сколько раз давление насыщенных паров воды при температуре t₂ , больше, чем при температуре t₂?

                                                Решение:

t₁=5°C                              Давление водяного пара в сосуде при T₁=278 K равно:

t₂=22°C                        p₁=j_1* p_01, где p₀₁- давление насыщенного пара при                j₁=84%                        температуре T₁. При температуре T₂=295 K

j₂=30%                            p₂=j_2*p₀₂

                                      Так как объем постоянен, то по закону Шарля

p₀₂ /p₀₁-?                               p₁/p₂=T₁/T₂

                                          Отсюда   p₀₂ /p₀₁=j_1*T₂/j_2*T₁=3

3. Латунная проволока диаметром d=0,8 мм имеет длину l=3,6 м. Под действием силы F=25H проволока удлиняется на Dl=2 мм. Определите модуль Юнга для латуни.

                                          Решение:

d=0,8 мм                            Модуль Юнга определяется из закона Гука:   

 l=3,6 м                                       E=F*l₀/S*êDlê    Так как S=p*d²/4  то

F=25H                                       E=4*F*l₀/p*d^2*êDlô»9*10¹⁰ Па.

Dl=2 мм

                                                  Ответ: E=9*10¹⁰ Па.

E-?

Блок 3. Изучение нового материала (дополнительный объем)

Изучение нового материала. Особенность этапа материала состоит в том, что учащиеся по-разному нуждаются в новом и в том числе дополнительном материале. Одни должны разобраться во всем, другим полезно понять и усвоить идеи, третьим достаточно только познакомится с содержанием. Почти идеальной формой для такого изучения нового материала является семинар. Однако, по мнению многих завучей, семинару присущи недостатки, сводящие на нет его достоинства. Отмечается низкая вовлеченность учеников в обсуждении, малое количество неформальных участников, плохой отбор материала для докладов и другие. Эти недостатки не являются родимым пятном семинара, а всего лишь следствие неумения многих учителей организовать семинар.

План урока

Изучение нового материала.

План семинара

1.    

2.    

Рекомендуемая литература для подготовки к семинарскому занятию

примечание

В этом пункте указывается дополнительная литература по физике для школьников, имеющаяся в школьной библиотеке. Примером могут служить следующие источники:

1.     

2.        Л. Забавная физика: Науч.-попул. Кн./Оформ .сер.О.Кандаковой- М.:Дет. Литература, 1993

3.        Т.О. Занимательная физика: эра классической физики:9-11 кл.-М.:Дрофа, 1996

4.     

5.     

Блок 4. Развивающее дифференцированное обучение

Развивающее дифференцированное обучение (РДО). В этом модуле блока уроков мы намерены реализовать схему развития для каждого ученика. Процесс осуществляется через активное использование групповой работы на основе всех ранее сформулированных постулатов. При этом никакими существенными требованиями не обусловлено необходимость деления на группы всего класса. Уроки линейной и нелинейной структуры(практикум) непригодны для развивающего дифференцированного обучения. Для интегральной технологии была создана специально новая форма урока- семинар-практикум.

Часть учащихся на уроке объединяется в группы, и каждая группа получает задание на ограниченное время, по истечении которого группа отсчитывается о своей работе в той или иной форме. Наиболее эффективной является «публичная защита»: один представитель группы выходит к доске, рассказывает классу о задаче и о том, как группа ее решала, отвечает на вопросы. Обсуждаются и другие подходы или упущенные решения. Иногда одну и ту же задачу решают две группы, и в том случае при защите одной группы, другая становится оппонирующий. Затем группы могут поменяться задачами и в конце концов обсудить обе задачи. Вариантов может быть много. Важно, что семинар-практикум позволяет достигать самых разнообразных целей. Забота учителя- организовать неформальную защиту, чтобы задаваемые вопросы были значимыми и интересными. После оценки работы группа ее участники получают одинаковые баллы. Пока все группы заняты решением своих задач, учитель работает с остальной частью класса в нужном ему режиме: опрос, совместное решение задач, обсуждение сообщений учеников, диктант и т.д. За урок можно обсудить работу двух-четырех групп, но создавать их можно больше. Группы, уровень которых отличается от уровня, достигнутого основным составом класса, к «публичной защите» не привлекается- в частности, группы выравнивания. В таких случаях чаще всего отчеты групп принимает учитель без привлечения других учеников.

План урока

                     Развивающее дифференцированное обучение.

Задания

Задания 1 уровня

1.       Вычислите массу насыщенного водяного пара в 1 м³ воздуха при температуре 20°С.

2.       Для отрыва кольца диаметром 5 см от поверхности жидкости потребовалось приложить силу 16 Mн. Определите по этим данным поверхностное натяжение жидкости.

3.       Чему равно абсолютное удлинение стального троса длиной 100 м с площадью поперечного сечения 2 см² при подвешивании на него груза массой 2 т? Модуль упругости стали 2*10¹¹ Па.

4.       Как будет меняться температура кипения воды, если сосуд с водой опускать в глубокую шахту?

5.       Чему равно плотность пара в пузырьках, поднимающихся к поверхности воды, кипящей при атмосферном давлении?      

Задания 2 уровня

1.       В комнате объемом V=120 м³ при температуре t=15°C относительная влажность воздуха j=60%. Определите массу водяных паров в воздухе комнаты. Давление насыщенных паров p₀ при t=15°C равно 12,8 мм.рт.ст.

2.       В алюминиевой проволоке длиной 2 м и площадью поперечного сечения 4 мм² подвесили груз под действием которого она удлиняется на 1 мм. Определите силу упругости, возникающую в проволоке. Модуль упругости алюминия 0,71*10¹¹ Па.

3.       Найдите максимальное значение высоты здания из кирпича, если предел прочности кирпича  на сжатие 1,5*10⁷ Па, плотность кирпича 1,8*10³ кг/м³, а необходимый запас прочности равен 6.

4.       Закрытый сосуд объемом V₁=0,5 м³ содержит воду массой m=0,5 кг. Сосуд нагрели до температуры t=147°С. Насколько следует изменить объем сосуда, чтобы в нем содержался только насыщенный пар? Давление насыщенного пара p₀ при температуре t=147°С равно 4,7*10⁵ Па.

5.       Чему равна относительная деформация стального стержня, сжатого силой F=3,14*10⁵ Н, если диаметр стержня D=2 см, а его модуль Юнга E=2*10¹¹ Па?

6.       В воздухе насыщенный водяной пар содержится при 30°С. Определите массу воды, выпавший в виде росы из 1 м³ воздуха при его охлаждении до 15°С.

Задания 3 уровня

1.       Всасывающий насос поднимает холодную воду на высоту 10,3 м. На         какую высоту он поднимает воду, кипящую при температуре 100°С,

      если поршень насоса перемещается очень медленно?

2.       При температуре t=20°С относительная влажность в комнате j₁=20%. 

      Какую массу воды нужно испарить для увеличения влажности до 

     j₂=50%, если объем комнаты V=40 м³? Плотность насыщенных паров 

     воды при температуре t=20°С равна r=1,73*10^-2 кг/м^3.

3.       Под действием силы 100 Н проволока длиной 5 м и площадью

     поперечного сечения 2,5 мм² удлинилась на 1 мм. Определите

     напряжение, испытываемое проволокой, и модуль Юнга.

4.       Какую наименьшую длину должна иметь свободно подвешенная за  один конец стальная проволока, чтобы она разорвалась под действием силы тяжести? Предел прочности стали равен 3,2*10⁸ Па, плотность- 7800 км/м³.

3.       Железобетонная колонна сжимается силой F. Полагая, что модуль Юнга бетона E_Б составляет 1/10 модуля Юнга железа E_Ж, а площадь поперечного сечения железа составляет 1/20 площади поперечного сечения бетона, найдите, какая часть нагрузки приходится на бетон.

Блок 5.   Контроль и коррекция знаний и умений учащихся

План урока

Контроль и коррекция знаний и умений учащихся.

Тест, выявляющий уровень знаний учащихся по данному модулю.

По ответам на предложенные вопросы теста учитель и учащихся смогут сделать ориентировочный вывод о знаниях учащихся по данному разделу.

1.     

А) сдвига

Б) растяжения

В) изгиба.

2.     

А) упругим

Б) неупругим

В) пластичным

3.     

А) анизотропией

Б) энтропией

В) монотропией.

4.     

А) атмосферным давлением

Б) критическим давлением

В) парциальным давлением

5. Температура кипения жидкости:

А) все время изменяется

Б) остается постоянной

В) сначала возрастает, потом медленно убывает.

5.     

А) объема

Б) температуры

В) не зависит от объема и температуры.