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:

1. Диск «Работа и мощность» из «Электронных уроков и тестов.
2. Таблица «Условия равновесия».
3. Призма наклоняющаяся с отвесом.
4. Геометрические тела: цилиндр, куб, конус и т.д.
5. Компьютер, мултимедиапроектор, интерактивная доска или экран.
6. 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.

1. Сформулировать первый закон Ньютона. О каком состоянии говорится в законе?
2. На какой вопрос отвечает второй закон Ньютона? Формула и формулировка.
3. На какой вопрос отвечает третий закон Ньютона? Формула и формулировка.
4. Что называется равнодействующей силой? Как она находится?
5. 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.

1. Чем различаются табуретки? (Площадью опоры)
2. Какая из них более устойчивая? (С большей площадью)
3. Чем различаются табуретки? (Расположением центра тяжести)
4. Какая из них наиболее устойчива? (Укоторой центр тяжести ниже)
5. Почему? (Т.к. её можно отклонить на больший угол без опрокидывания)

3) Опыт с призмой отклоняющейся

1. Поставим на доску призму с отвесом и начнём её постепенно поднимать за один край. Что мы видим?
2. 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:

1. Устойчиво то тело, у которого площадь опоры больше.
2. 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.

1. Каким специальностям наиболее необходимы знания о равновесии тел?
2. Проектировщикам и конструкторам различных сооружений (высотных зданий, мостов, телевизионных башен и т.д.)
3. Цирковым артистам.
4. Водителям и другим специалистам.

(слайды 28–30)

1. Почему «Ванька-встанька» возвращается в положение равновесия при любом наклоне игрушки?
2. Почему Пизанская башня стоит под наклоном и не падает?
3. Каким образом сохраняют равновесие велосипедисты и мотоциклисты?

Выводы из урока:

1. Существует три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое, безразличное.
2. Устойчиво положение тела, в котором его потенциальная энергия минимальна.
3. 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:

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика. 10 класс.
2. Диафильм «Устойчивость» 1976 г. (отсканирован мною на плёночном сканере).
3. Диск «Движение и взаимодействие тел» из «Электронных уроков и тестов».
4. Диск «Работа и мощность» из «Электронных уроков и тестов».

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.

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

Первое условие равновесия
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

Устойчивое
Неустойчивое
Безразличное
6

Условия устойчивости равновесия

1. Тела находятся в состоянии
устойчивого равновесия, если
при малейшем отклонении от
положения равновесия
возникает сила или момент
силы, возвращающие тело в
положение равновесия.
7

2.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
10

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.

Равновесие тел на опорах

ℓ
ℓ
Fт
Fт
Fт
Fт
Тело, имеющее площадь опоры, будет
находиться в равновесии до тех пор, пока
линия действия силы тяжести будет

12

Fт
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.

ОК- 18
УРОК 10/38
ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ТЕЛА.
УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ ТЕЛ
§63, 64
"Центром тяжести каждого тела является некоторая
расположенная внутри него точка - такая, что если
за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в
покое и сохраняет первоначальное положение."
Архимед
РАБОТА И МОЩНОСТЬ. ЭНЕРГИЯ (11 час)

- точка приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела.

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ - точка приложения равнодействующей сил тяжести,
действующих на отдельные части тела.
Fтяж
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ТЕЛА
правильной геометрической формы – геометрический центр
неправильной геометрической формы

БЕЗРАЗЛИЧНОЕ
ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ
НЕУСТОЙЧИВОЕ
УСТОЙЧИВОЕ
центр тяжести
понижается
не изменяется
повышается
тело выведено из положения равновесия
не изменяется
возвращается
не возвращается

УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЛ

через площадь опоры.
СТОЯ (ХОДЬБА)
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОПОРА
БАЛАНСИРОВКА

УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЛ
1. Равновесие остаётся устойчивым, пока линия отвеса проходит
через площадь опоры.
БЕГ
ПАДЕНИЕ
3. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ, ИМЕЮЩИХ ПЛОЩАДЬ ОПОРЫ

УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЛ
2. Устойчивость равновесия определяется по величине угла поворота,
необходимого для приведения тела в неустойчивое состояние
Чтобы
тело
заняло
положение
неустойчивого равновесия, его надо
повернуть вокруг оси, проходящей через
линию опоры. Чем больше уголα, на
который нужно для этого повернуть тело,
тем
устойчивее
первоначальное
положение тела.

ЗАГАДКИ НЕВАЛЯШКИ – «ВАНЬКА –ВСТАНЬКА»
Игрушка имеет
низкий центр масс,
(полая и заполнена
грузом только снизу)
При выведении из равновесия высота
центра масс увеличивается (с зелёной
линии до оранжевой) и центр масс уходит
от точки соприкосновения с землёй,
вследствие чего на фигурку действует сила,
возвращающая её в начальное положение

ОК- 18
ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ - точка приложения равнодействующей
сил тяжести, действующих на отдельные части тела.
1. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛА, ИМЕЮЩЕГО ТОЧКУ ОПОРЫ
2. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛА С ЗАКРЕПЛЕННОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ

3. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ, ИМЕЮЩИХ ПЛОЩАДЬ ОПОРЫ
ВЕРТИКАЛЬ, ПРОВЕДЕННАЯ ЧЕРЕЗ ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ТЕЛА, ПЛОЩАДЬ ОПОРЫ
ПЕРЕСЕКАЕТ
НЕ ПЕРЕСЕКАЕТ
ПЕРЕСЕКАЕТ

Равновесие, при котором выведенное из положения равновесия тело вновь к нему возвращается - устойчивое.

ось вращения

центр тяжести

Тело с закрепленной осью вращения.

Равновесие, при котором выведенное из равновесия тело не возвращается в начальное положение - неустойчивое.

центр тяжести

ось вращения

Тело с закрепленной осью вращения.

Равновесие безразличное: если при отклонении или перемещении тела оно остаётся в равновесии.

ось вращения

центр тяжести

Тело, имеющее точку опоры.

Шарик в устойчивом равновесии.

Шарик в неустойчивом равновесии.

Шарик в безразличном равновесии.

Шарик выводят из состояния равновесия:

центр тяжести поднимается

- равновесие устойчивое;

центр тяжести опускается

- равновесие неустойчивое;

центр тяжести на одном уровне - равновесие безразличное.

Знаменитая на весь мир Пизанская башня:

кажется, что вот-вот упадет.

Башня из белого мрамора.

Ее высота 56,7 м,

масса 14 454 тонны.

Когда-то считали, что наклон башни - часть проекта.

В 1178 году был возведен третий этаж и башня постепенно начала наклоняться.

Тело, имеющее площадь опоры.

центр тяжести

площадь опоры

Центр тяжести всего в 2-х метрах от середины её опоры. «Упадет», если отклонение - около 14 метров!

Общий центр тяжести крана, груза и противовеса не выступает за площадь опоры.

противовес

Как определить устойчивость тела?

α - угол поворота для перевода тела в неустойчивое равновесие.

Чем больше угол α,

тем устойчивее первоначальное положение тела.

Как увеличить устойчивость тела?

Центр тяжести тела понижают:

- делают нижнюю часть тела более массивной;

- часть тела зарывают в Землю (создают фундамент);

- увеличивают площадь опоры тела.

У куклы-неваляшки секрет заключается в смещенном вниз центре тяжести тела.

Александрийская колонна

на Дворцовой площади Санкт-Петербурга:

смещенный вниз центр тяжести колонны.

Высота сооружения - 47,5 м.

Высота ствола колонны - 25,6 м.

Нижний диаметр колонны - 3,5 м, верхний - 3,15 м.

Масса сооружения – 704 тонны.

Масса каменного ствола колонны около 600 тонн.

Скульптор Фальконе обеспечил равновесие скульптуры

« Медный всадник» :

- увеличена площадь опоры

(поместил змею под задними копытами коня);

Центр тяжести над площадью опоры (передняя часть всадника облегчена, а круп коня, его задние ноги и хвост массивные);

-понижен общий центр тяжести всего памятника (установлен пьедестал).

Человек не падает до тех пор, пока:

Чтобы площадь опоры больше, ноги ставят шире.

Площадь опоры меньше:

сохранять равновесие трудно.

Сложно держать равновесие на узком канате артистам цирка.

Почему трудно стоять на одной ноге?

уменьшается площадь опоры

Почему при ходьбе люди размахивают руками?

смещается центр тяжести

Почему человек, несущий груз на спине, наклоняется вперед?

изменяется положение центра тяжести

Спускаясь с горы, лыжник слегка приседает. Почему?

центр тяжести опускается

В каком положении человек устойчивее: когда он сидит или когда стоит?

человек сидит: центр тяжести расположен ниже, чем когда он стоит

Почему спортсмен в момент поднятия штанги всегда делает шаг вперед?

чтобы увеличить площадь опоры

Почему утки и гуси ходят, переваливаясь с ноги на ногу?

У гусей и уток лапы расставлены широко. Чтобы вертикальная линия, проходящая через центр тяжести, проходила через точку опоры (лапу).

Когда у дерева положение центра тяжести выше: летом или осенью, когда листья опали?

выше летом, когда на деревьях много листьев

Интересный факт!

В густом лесу всегда можно встретить поваленные ветром деревья, а в открытом поле, где ветер гораздо сильнее, деревья сваливаются ветром редко.

В тени леса нижние ветви деревьев отмирают. Центр тяжести вверху.

Посадите кого-либо из желающих на стул так, чтобы он держал туловище прямо, касаясь спинки стула, и не подвигал ноги под сиденье стула.

Теперь попросите его встать, не меняя положения ног и не нагибая корпуса вперед.

Предложите встать, упершись правой ногой и правым плечом в стену и поднять левую ногу.

Может ли человек не потерять при этом равновесия?

Коробок с секретом:

При нарушении равновесия центр тяжести поднимается: равновесие будет восстанавливаться т.к. сила тяжести будет тянуть тело вниз.

Виртуозы