СКАЧАТЬ Тема: «Решение задач на равновесие твердых тел». Цель урока: Закрепить и углубить знания по теме «Статика» в ходе решения задач; на примерах решения задач указать на практическое применение полученных знаний. Демонстрации: Сложение параллельных сил. I. Проверка домашнего задания: Устный опрос : В чем заключается правило сложения векторов? Что называется моментом силы? Что значит, что тело находится в равновесии? Какие условия необходимы и достаточны для равновесия твердого тела? Проверить решение задачи №1 из упражнения №10. II. Решение задач: При решении задач на нахождение составляющей силы и правило моментов, обращается особое внимание на практическое значение рассматриваемых явлений. Важным моментом при этом является правильное построение чертежа. Задача №1. Фонарь массой 10 кг. подвешен к середине троса длиной 20м. Трос провис на 100см. Определить силу натяжения троса
Дано: l = 20м. h= 100 см. m = 10 кг. Cu
1м. Анализ и решение задачи Если система находится в равновесии, то F1 + F2 + P = 0, Р= mg. Так как фонарь подвешен к середине троса, то F1 = F2. Сила натяжения троса FН' численно равна силе упругости F1. Равнодействующая сила натяжения равна весу фонаря P (рис.1). Следовательно, для решения поставленной задачи необходимо из геометрических соотношений найти значение векторов FН' и FН" FН' – ?
Рис.1
Из подобных треугольников АСD и DNM имеем: DM/DN = АD/СD или (F_Н^')/(P/2) = ( l/2 )/h, откуда FН' = P ((l )/2*P/2)/h = Pl/4h = mgl/4h FН' = (10*10*20)/(4*1) = 2000/4 = 500H (кг*м/с^2 *м)/м = кг м/с^2 = Н Ответ: Сила натяжения троса равна 0.5 кН Чем меньше провис , тем больше сила натяжения троса. Отсюда следует, что, если нужно натянуть трос или канат строго горизонтально, то потребуются очень большие усилия. Поэтому провода на линиях электропередач не натягивают очень туго, так как даже незначительное увеличение массы (налипание снега на проводах, обледенение) может привести к их разрыву. Этой закономерностью можно воспользоваться на практике, когда например, при помощи длинного каната и какого-либо дерева можно вытянуть застрявший автомобиль, т.е. получить значительный выигрыш в силе. Задача №2. На балке, лежащей на двух опорах M и N, необходимо подвесить груз массой 1,2 кг. Длина балки 45 см. Где следует подвесить груз, чтобы на опору M он давил с силой 4Н ? Массой балки пренебречь.
Дано: m =1,2 кг F1 = 4Н l =45 см. СИ Анализ и решение задачи Если на опору М груз давит с силой F1, то на опору N – с силой F2 = P – F1 (рис. 2). 0,45 м Точка приложения равнодействующей определяется из условия F1 l1 = F2 l2.
l1 – ? g= 9,8м/с^2
Рис.2 Так как l2 = l – l1, то F1 l1 = F2 l – F2 l1, откуда l1 = (F_2 l )/(F_1+ F_2 ) , где F2 = P – F1 =(mg –F1) F2 = 1,2*9,8 – 4 = 8Н Подставим данные и произведя вычисления, получим: l1 = (8*0,45)/(4+8) = 0,3 м = 30 см. Ответ: Груз следует подвесить на расстоянии 30 см от опоры М. Иллюстрируем данную задачу опытом (рис. 3).
Рис. 3 Поворотом шкал динамометров устанавливаем их стрелки на нулевом делении. Подвесив гирю к середине линейки, видим, что показания динамометров одинаковы. Затем, переместив гирю на расстояние 30 см от левого динамометра и сняв показания приборов, убеждаемся в правильности решения задачи. Опыт также позволяет сделать важный вывод: Точка приложения равнодействующей двух параллельных сил делит расстояние между точками приложения составляющих сил на отрезки, пропорциональные составляющим силам. F_1/F_2 =l_2/l_1 Этим выводом удобно пользоваться при решении задач.
Если позволяет время урока, можно предложить задачу из: Физика. 10 класс: Поурочные планы по учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева, Н.Н. Соцкого «Физика 10 класс»/ авт. – сост. Г.В. Маркина, С.В. Боброва. – Волгоград: Учитель, 2006. Задача №3. Центр тяжести системы, состоящей из однородного массивного стержня с укрепленными на его концах грузами m1 =5,5 кг и m2 = 1 кг, находятся на расстоянии 1/5 длины стержня от более тяжелого груза. Найти массу стержня (рис. 4) Дано: m1 =5,5 кг m2 = 1 кг d1 =1/5 l m ст - ?
Рис.4 Решение. Если в центре тяжести поставить опору, то система будет находиться в равновесии. Покажем на рисунке действующую на систему силу: силу реакции опоры , силы тяжести грузов и стержня , учитывая, что последняя приложена к середине стержня. относительно оси, проходящей через центр тяжести С.
Главная | Регистрация | Вход
