| Головна » Фізика |
Педагогіка співробітництва найбільше відповідає принципам гуманізації та демократизації освіти, активізує пізнавальну діяльність студентів, забезпечує партнерство викладача й студента, допомагає розв’язувати суспільно та особистісно важливі навчальні й життєві проблеми. За такого підходу студент є співавтором заняття, а завдання викладача полягає в тому, щоб виявити індивідуальні здібності й нахили студентів, створити сприятливі умови для подальшого їх розвитку. Досягненню окресленої мети сприяють методи інноваційного викладання. У пропонованій методичній розробці викладач задіяв різноманітні сучасні форми та методи навчання. Це і проблемна бесіда, комп’ютерні презентації окремих положень теми, розв’язування цікавих завдань. Колективна діяльність студентів у процесі пізнання і засвоєння матеріалу передбачає індивідуальний внесок кожного в навчальний процес, обмін знаннями, ідеями, способами діяльності. При цьому має панувати атмосфера доброзичливості та взаємної підтримки. Вона створює умови, за яких студенти не лише здобувають нові знання, а й розвивають свою пізнавальну діяльність, виходять на вищі форми співробітництва.
ЗМІСТ Передмова План заняття Хід заняття 1 Організаційна частина 2 Актуалізація опорних знань 3 Мотивація навчання 4 Ознайомлення з темою та метою заняття 5 Виклад та вивчення нового матеріал 6 Закріплення нового матеріалу 7 Підсумки заняття 8 Коментар відповідей студентів. Виставлення балів 9 Домашнє завдання
П Л А Н З А Н Я Т Т Я Тема заняття: Деформація. Механічні властивості твердих тіл. Мета заняття: Методична: удосконалити методику проведення лекційного заняття з елементами проблемної ситуації і застосуванням сучасних комп’ютерних засобів. Навчальна: - ознайомити студентів з механічними властивостями твердого тіла: пружною і пластичною деформаціями; - розглянути види деформацій, абсолютну та відносту деформації; - розглянути поняття механічного напруження та закон Гука і його фізичний сенс, поняття меж пружності, текучості, руйнування, міцності і коефіцієнта запасу міцності. Розвивальна: - розвивати уміння застосовувати фізичні знання в технічних дисциплінах; - розвивати мислення студентів, уміння чітко висловлювати свої думки; - розвивати уміння аналізувати побачене і почуте. Виховна: виховувати самостійність, наполегливість у досягненні мети, вчити раціонально організовувати свою діяльність і формувати досвід суспільної поведінки, розвивати зацікавленість у вивченні технічних наук. Вид заняття: лекція Тип лекції: лекція із застосуванням проблемної ситуації і використанням інформаційних технологій. Форми та методи проведення заняття: фронтальне опитування, проблемна ситуація, розповідь викладача, комп’ютерна презентація, колективне розв’язування задач. Міжпредметні зв’язки: Забезпечуючі дисципліни: математика Забезпечувані дисципліни: опір метеріалів, матеріалознавство, технічна механіка.
Матеріально-технічне забезпечення: 1 Робоча програма 2 Методична розробка заняття. 3 План проведення заняття. 4 Опорний конспект. 5 Комп’ютерна презентація теми. 6 Роздавальний матеріал.
Література: Обов’язкова: 1 Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений. – М.: Наука, 1987. 2 Генденштейн Л.Е. Фізика 10 кл.: рівень стандарту – Гімназія, 2010. 3 Сборник задач и вопрососв по физике для средних специальных учебных заведений /Под ред. Р.А.Гладковой. – М.: Наука, 1988.
Додаткова: 1 Гельфгат И.М., Ненашев И.Ю. Физика-10. Сборник задач. – Харьков: Гимназия, 2001. 2 Методика преподавания физики в средней школе /Под ред. С.Я.Шамаша. – М.: Просвещение, 1987.
Технічні засоби навчання: персональний комп’ютер, мультимедійний проектор.
ХІД ЗАНЯТТЯ
1 Організаційна частина заняття 1 хв. Привітання студентів.
2 Мотивація навчання 3 хв. У техніці широко застосовуються різні матеріали та способи їх обробки. Неможливо технологічно правильно вести обробку матеріалів різанням, тиском, проводити термообробку тощо без знання їх фізичних властивостей. Неможливо конструювати і експлуатувати різні верстати, машини, механізми, будівлі тощо без знання принципів, що лежать в основі вибору матеріалів і умов їх фізичних навантажень під час експлуатації. У всіх випадках залежно від умов роботи матеріалів доводиться враховувати їх міцність, твердість, крихкість, пластичність, термостійкість і зносостійкість. Деталі і вузли механізмів і машин, будівель тощо. випробовують навантаження, що викликають різні види деформацій, які треба знати і враховувати при експлуатації. Знання цієї теми знадобляться студентам при наступному вивченні цілого ряду технічних дисциплін, а саме теоретичної механіки, опіру матеріалів, матеріалознавства, гірничих машин і механізмів, рудникового транспорту тощо.
3 Актуалізація опорних знань 15 хв. Фронтальне опитування - Які тіла називаються твердими? - Перелічити основні властивості твердої фази речовини. - Що ми розуміємо під силою пружності? (Сила, що виникає в результаті деформації тіла і направлена убік, протилежну переміщенням частинок тіла при деформації, називається силою пружності)
3.2 Проблемна ситуація Тверді тіла розрізняються за своїми властивостями. Одні – пластичні, інші – крихкі, одні проводять теплоту, інші – погано, одні – прозорі, інші – ні. У твердих тілах неоднакові пружність, міцність, твердість. У техніці конструкції машин і механізмів піддаються дії різних сил, унаслідок чого вони на деякий час змінюють свої форми. А що відбувається при цьому з гратами кристала? Ось на це питання ми спробуємо відповісти. Механічні властивості твердих тіл обумовлені їх молекулярною структурою. Зовнішня механічна дія на тіло може приводити до зміни його форми і об'єму, тобто до деформації. У твердих тілах – аморфних і кристалічних – частинки (молекули, атоми, іони) здійснюють теплові коливання біля положень рівноваги, в яких енергія їх взаємодії мінімальна. При збільшенні відстані між частинками виникають сили тяжіння, а при зменшенні – сили відштовхування. Сили взаємодії між частинками обумовлюють механічні властивості твердих тіл. Деформація твердого тіла є результатом зміни під дією зовнішніх сил взаємного розташування частинок, з яких складається тіло, і відстаней між ними. Сформулюйте визначення деформації. Деформація – зміна форми і розміру твердого тіла під дією зовнішніх сил.
4 Ознайомлення студентів з темою та метою заняття 2 хв. Деформація тіл. Механічні властивості твердих тіл.
Цілі заняття: - ознайомити студентів з механічними властивостями твердого тіла: пружною і пластичною деформаціями; - розглянути види деформацій, абсолютну та відносту деформації; - розглянути поняття механічного напруження та закон Гука і його фізичний сенс, поняття меж пружності, текучості, руйнування, міцності і коефіцієнта запасу міцності.
5 Виклад та вивчення нового матеріалу 55 хв.
План 5.1 Пружна, пластична деформації, пояснення їх з погляду молекулярно-кінетичної теорії. 5.2 Види деформацій. 5.3 Абсолютна і відносна деформації. 5.4 Механічна напруга. Закон Гуку. Модуль пружності і модуль Юнга. 5.5 Пружність, пластичність, крихкість, твердість, запас міцності.
Вивчення нового матеріалу
1 Викладач: Досліди з поролоновою губкою і пластиліном (біля дошки 2 студенти). Подійте на них з силою, а потім різко припиніть її дію. Чи однаковий кінцевий результат? У чому різниця? Ймовірна відповідь: На пластиліні – слід, поролон прийняв колишню форму. Викладач: Багато хто з тіл, що оточують нас, може деформуватися, тобто змінювати свою форму під зовнішньою дією. Деформації, які повністю зникають після припинення дії зовнішніх сил, називаються пружними. Пластична деформація – деформація, що зберігається після припинення дії зовнішньої сили. Наведіть приклади пластичної і пружної деформації. Як можна назвати деформації, які випробовують фундамент і стіни будинків?
Ймовірна відповідь: Стиснення.
Викладач: Як називаються деформації, яким піддаються троси підйомних кранів?
Ймовірна відповідь: Розтягування.
2 Викладач: Види деформації: розтягування (стиснення), вигин, кручення, зрушення. Простим видом деформації є деформація розтягування або стиснення.
З'ясуєте, в якому напрямі необхідно діяти силою на брусок, щоб отримати деформацію стиснення, розтягування. Ймовірна відповідь: При стисненні сила діє перпендикулярно поверхні тіла у напрямі до його центру, при розтягуванні – у зворотному напрямі (від центру).
Викладач: Як змінюються відстані між частинками речовини при розтягуванні і стисненні?
Ймовірна відповідь: При розтягуванні – більше, при стисненні відстань менша.
Викладач: Як змінюються сили взаємодії між частинками речовини?
Ймовірна відповідь: Сили взаємодії збільшуються в обох випадках – при стисненні – сили відштовхування, при розтягуванні – сили тяжіння. Вид деформації Ознаки Розтягування збільшується відстань між молекулярними шарами. Стиснення зменшується відстань між молекулярними шарами. Кручення поворот одних молекулярних шарів щодо інших. Вигину одні молекулярні шари розтягуються, а інші стискаються або розтягуються, але менше перших. Зрушення одні шари молекул зрушуються щодо інших.
Викладач: Чим вигідні ці конструкції?
Ймовірна відповідь: Вони легкі, дешеві.
3 Викладач: Лінійна деформація (деформація розтягування) – деформація, при якій відбувається зміна тільки одного лінійного розміру тіла. Кількісно вона характеризується абсолютним ∆ℓ і відносним подовженням. ∆ℓ = │ℓ - ℓ0│ де ∆ℓ – абсолютне подовження (м); ℓ і ℓ0 – кінцева і початкова довжина тіла (м). - Якщо тіло розтягують, то ℓ > ℓ0 і ∆ℓ = ℓ – ℓ0; - якщо тіло стискають, то ℓ < ℓ0 і ∆ℓ = –(ℓ – ℓ0)= ℓ0 – ℓ
де ε – відносне подовження тіла (%); ∆ℓ – абсолютне подовження тіла (м); l0 – начальная довжина тіла (м).
4 Викладач: Стан пружно деформованого тіла характеризують величиною σ, яка називається механічною напругою. Механічна напруга σ дорівнює відношенню модуля сили пружності Fупр до площі поперечного перетину тіла S:
Вимірюється механічна напруга в Па, табл. 4.
Розв’язати задачу: Під дією якої сили, направленої уздовж осі стрижня, діаметр якого дорівнює 1 см, в ньому виникає напруга 5 108 Па? Студенти розв’язують задачу на місцях. Один студент – біля дошки.
Викладач: Спостереження показують, що при невеликих деформаціях механічна напруга у пропорційно відносному подовженні дорівнює: Зв'язок між силою пружності і пружною деформацією тіла (при малих деформаціях) був експериментально встановлений сучасником Ньютона англійським фізиком Гуком. Ця формула є одним з видів запису закону Гуку для одностороннього розтягування (стиснення). У цій формулі відносне подовження узяте по модулю, оскільки воно може бути і позитивним, і негативним. Коефіцієнт пропорційності Е в законі Гука називається модулем пружності (модулем Юнга). Чим більше модуль пружності Е, тим менше деформується стрижень за інших рівних умов (ℓ0, S, F). Модуль Юнга характеризує опірність матеріалу пружної деформації розтягування або стиснення. Закон Гука можна записати формулою: Розв’язати задачу: Під дією сили в 200 Н дріт завдовжки 10 м і перетином 2,5 м2 подовжився на 2 мм. Визначити напругу, що випробовується дротом, і модуль Юнга.
5 Викладач: Для дослідження деформації розтягування стрижень з досліджуваного матеріалу за допомогою спеціальних пристроїв (наприклад, за допомогою гідравлічного преса) піддають розтягуванню і вимірюють подовження зразка і напругу, що виникає в нім. За наслідками дослідів викреслюють графік залежності напруги ϭ від відносного подовження ɛ. Цей графік називають діаграмою розтягування. Численні досліди показують, що при малих деформаціях напруга у прямопропорційно відносному подовженні (ділянка ОА діаграми) – виконується закон Гука. Експеримент показує, що малі деформації повністю зникають після зняття навантаження (спостерігається пружна деформація). При малих деформаціях виконується закон Гука. Максимальна напруга, при якій ще виконується закон Гука, називається межею пропорційності ϭп. Він відповідає точці А діаграми. Якщо продовжувати збільшувати навантаження при розтягуванні і перевершити межу пропорційності, то деформація стає нелінійною (лінія ABCDEK). Проте, при невеликих нелінійних деформаціях після зняття навантаження форма і розміри тіла практично відновлюються (ділянка АВ графіка). Максимальна напруга, при якій ще не виникають помітні залишкові деформації, називається межею пружності ϭуп. Він відповідає точці В діаграми. Межу пружності перевищує межа пропорційності не більше ніж на 0,33%. В більшості випадків їх можна вважати рівними. Якщо зовнішнє навантаження таке, що в тілі виникає напруга, що перевищує межу пружності, то характер деформації міняється (ділянка BCDEK). Після зняття навантаження зразок не приймає колишні розміри, а залишається деформованим, хоча і з меншим подовженням, чим при навантаженні (пластична деформація). За межею пружності при деякому значенні напруги, відповідному точці діаграми, подовження зростає практично без збільшення навантаження (ділянка CD діаграми майже горизонтальна). Це явище називається текучістю матеріалу. При подальшому збільшенні навантаження напруга підвищується (від точки D), після чого в найменш міцній частині зразка з'являється звуження («шийка»). Через зменшення площі перетину (точка Е) для подальшого подовження потрібна менша напруга, але, врешті-решт, наступає руйнування зразк а (крапка К). Найбільша напруга, яка витримує зразок без руйнування, називається межею міцності. Позначимо його ϭпр (воно відповідає точці Е діаграми). Його значення сильно залежить від природи матеріалу і його обробки. Щоб звести до мінімуму можливість руйнування споруди, інженер повинен при розрахунках допускати в його елементах таку напругу, яка складатиме лише частину межі міцності матеріалу. Їх називають допустимою напругою. Число, що показує, у скільки разів межа міцності більше допустимої напруги, називають коефіцієнтом запасу міцності: Запас міцності вибирається залежно від багатьох причин: якості матеріалу, характеру навантаження (статична або така, що змінюється з часом), ступеня небезпеки, що виникає при руйнуванні, тощо. На практиці запас міцності коливається від 1,7 до 10. Вибравши правильно запас міцності, інженер може визначити допустиму в конструкції напругу. Механічна напруга Позначення Пояснення Межа пропорційності σп Максимальна напруга, при якій ще виконується закон Гука Межа пружності σуп Максимальна напруга, при якій ще не виникають помітні залишкові деформації Межа текучості σт Межа текучості Межа міцності σпр Найбільша напруга, яка витримує зразок без руйнування 6 Закріплення нового матеріалу 5 хв. Проводиться у процесі викладання нового матеріалу за рахунок відповідей студентів на проблемні запитання викладача. 1 В кінці XIX в. партію брюк, відправлених з Європи до Америки, упакували і склали в трюмі. Брюки злежалися так, що з'явилися «стрілки». Американці із захопленням сприйняли нову, як їм подумалося, європейську моду, яка потім розповсюдилася по всьому світу. Що відбулося з тканиною в «стрілці»? 2 Як зміниться поперечний перетин стрижня при подовжньому стисненні? При розтягуванні? Ймовірна відповідь: При подовжньому стисненні його довжина зменшиться і площа поперечного перетину збільшиться. При розтягуванні площа поперечного перетину стрижня зменшиться, а його довжина збільшиться. Знайти площу поперечного перетину алюмінієвого прутка, до якого підвішена люстра масою 250 кг при запасі міцності прутка 4. Межа міцності для алюмінію 1,1 108 Па. Яка відносна деформація прутка? 7 Підсумки заняття 2 хв. Все, що ми сьогодні почули і, я сподіваюсь, запам`ятали знадобиться вам при вивчанні технічних дисциплін. 8 Коментар відповідей студентів. Виставлення балів 2 хв. 9 Домашнє завдання 3 хв. 1. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений. – М.: Наука, 1987. § 11.4 – 11.8 2. Сборник задач и вопрососв по физике для средних специальных учебных заведений /Под ред. Р.А. Гладковой. – М.: Наука, 1988. № 7.68, 7.82
Схожі навчальні матеріали: | ||||||
| Всього коментарів: 0 | |