Слайд 2

Условия равновесия.

I условие равновесия: Тело находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к телу, равна нулю. ∑F=0. II условие равновесия: Сумма моментов сил, действующих по часовой стрелке, должна равняться сумме моментов сил, действующих против часовой стрелки. ∑ Mпо час.=∑Mпротив час. М= F l, где М – момент силы, F - сила, l – плечо силы – кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы.

Слайд 3

Условие равновесия рычага.

F1l1 = F2 l2 F1 F2 M1 = M2 O l2 l1

Слайд 4

Центр тяжести тела.

Центр тяжести тела- это точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на отдельные элементы тела. Найти центр тяжести данных фигур.

Слайд 5

ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ Устойчивое Неустойчивое Безразличное

Слайд 6

Если на тело, имеющее опору, действуют уравновешивающие силы, то тело находится в положении равновесия.

Слайд 7

При отклонении тела от положения равновесия нарушается и равновесие сил. Если тело под действием равнодействующей силы возвращается в исходное положение, то это - устойчивое равновесие. Если же тело под действием равнодействующей силы, ещё сильнее отклоняется от положения равновесия, то это - неустойчивое равновесие.

Слайд 8

Возможен случай, когда при любом положении тела, равновесие сил сохраняется. Это состояние называется безразличным равновесием.

Слайд 9

Вывод:

Равновесие устойчиво, если при малом отклонении от положения равновесия есть сила, стремящаяся вернуть его в это положение. Устойчиво такое положение, в котором его потенциальная энергия минимальна.

Слайд 10

Слайд 11

Если центр тяжести находится выше точки опоры, то в этом случае осуществить равновесие сил практически невозможно. При малейшем отклонении карандаша от вертикального положения, его центр тяжести понижается и карандаш падает.

Слайд 12

В случае если центр тяжести расположен ниже точки опоры, равновесие тела или системы тел –устойчивое. При отклонении тела, центр тяжести повышается, и тело возвращается в исходное состояние.

Слайд 13

Равновесие тела, имеющего точку опоры ниже центра тяжести, неустойчиво. Но равновесие может восстанавливаться путём смещения точки опоры тела в сторону смещения центра тяжести.

Слайд 14

Хождение на ходулях (две точки опоры или линия опоры) осуществляется путём непрерывного смещения центра тяжести относительно линии, соединяющей точки опоры(АВ).

Слайд 15

По положению центра тяжести можно судить о виде равновесия. Например езда эквилибриста по канату на велосипеде с противовесом является примером устойчивого равновесия.

Слайд 16

Слайд 17

Вывод:

Для устойчивости тела, находящегося на одной точке или линии опоры необходимо, чтобы центр тяжести находился ниже точки (линии) опоры.

Слайд 18

Слайд 19

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.

Слайд 20

Fт Fт Если при отклонении тела, имеющего площадь опоры, происходит повышение центра тяжести, то равновесие будетустойчивым. Приустойчивом равновесиивертикальная прямая, проходящая через центр тяжести, всегда будет проходить через площадь опоры.

Слайд 21

Fт 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 = Fтh

Слайд 22

Fт Fт Fт Fт Fт A = Fт h При более низком положении центра тяжести необходимо затратить большую работу для опрокидывания тела. Следовательно работа по опрокидыванию может служить мерой его устойчивости.

Слайд 23

Fт Fт Fт Fт Fт Неустойчивое равновесие Устойчивое равновесие

Слайд 24

Чем ниже центр тяжести корабля, тем больше его устойчивость.

План-конспект урока физики

10 класс (базовый уровень)

УМК С.А. Тихомировой, Б.М. Яворского

Тема: Условия равновесие тел

Цель – сформировать у учащихся понятие равновесия тел, видов равновесия.

Задачи:

Показать условия равновесия вращающихся и не вращающихся тел;

Развивать практические навыки по определению центра тяжести тел неправильной формы;

Воспитывать черты толерантной личности: взаимопомощь, сотрудничество, умение объективно оценивать результаты своей деятельности и деятельности своих товарищей.

Ход урока.

Организационный момент.

Попросить учащихся поздороваться сначала стоя на правой ноге, а затем стоя на левой ноге.

Изучение нового материала.

СЛАЙД 2

Вопрос ученикам: Что это за сооружение? Почему такое высокое сооружение как Останкинская телебашня стоит несколько десятилетий и не падает?

Если тело покоится относительно инерциальной системы отсчета, то говорят, что оно находится в равновесии.

Объявляется тема урока (СЛАЙД 3)

Практическое значение изучения условий равновесия тел: строительство зданий, мостов, туннелей, скульптур, монументов и других построек, конструирование машин и механизмов невозможно без знаний об условиях равновесия тел.

СЛАЙД 4. Определение « статики ». Одновременно данное определение учащиеся зачитывают на с. 64 учебника и записывают в тетрадь.

Вопрос ученикам: Какой закон динамики говорит о том, при каких условиях тело покоится или движется равномерно и прямолинейно?

СЛАЙД 5. Вспомнить с учащимися понятие «рычага» и условий равновесия рычага, т.е. вращающегося тела.

СЛАЙД 6. Виды равновесия.

СЛАЙД 7. Равновесие называется устойчивым , если при небольших внешних воздействиях тело возвращается в исходное состояние равновесия.

СЛАЙД 8. Равновесия называется неустойчивым , если при небольшом смещении тела из положения равновесия равнодействующая приложенных к телу сил отлична от нуля и направлена от положения равновесия.

СЛАЙД 9. Если при небольших смещениях тела из положения равновесия равнодействующая приложенных к телу сил равняется нулю, тело находится в состоянии безразличного равновесия.

Для дальнейшего изучения условий равновесия тел необходимо ввести еще одно понятие – центр тяжести.

СЛАЙД 10. Одновременно данное определение учащиеся зачитывают на с. 68 учебника и одно из определений записывают в тетрадь.

ЗАКРЫТЬ ОБЪЕКТИВ ПРОЕКТОРА

Если вертикальная линия, проведенная из центра тяжести, пересекает площадь опоры, то тело находится в устойчивом равновесии.

Если вертикальная линия, проведенная из центра тяжести, не пересекает площадь опоры, то тело опрокидывается.

Демонстрация 1: наклонная призма.

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА на расслабление позвоночника и снятие напряжения глаз.

Демонстрация 2: неваляшка. Учащиеся читают стихотворение С. Я. Маршака на с.72 учебника и отвечают на вопрос № 7.

Задание ученикам: сидя на стуле, выпрямить спину, ноги поставить под углом 90  . Не наклоняя корпус вперед и не двигая ноги под стул, попробовать встать.

Вопрос ученикам: почему не удается встать? (потому что центр тяжести человеческого тела, который располагается в районе пупка, не пересекает площадь опоры, т.е. стоп).

Вернуть внимание учеников к началу урока. Вопрос ученикам : что вам пришлось сделать, чтобы постоять сначала на одной ноге, потом на другой и не упасть? В каких видах спорта и видах искусства необходимо умение держать равновесие?

СЛАЙД 11. Определение центра тяжести плоских фигур.

ЗАКРЫТЬ ОБЪЕКТИВ ПРОЕКТОРА.

ПРАКТИЧЕКАЯ РАБОТА «Определение центра тяжести плоской фигуры неправильной формы».

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, кусочек пробки (или ластика), иголка (или декоративная кнопка), самодельный отвес (например, пуговица на двойной нити), вырезанная из бумаги фигура неправильной формы.

Ход работы:

Закрепить пробку в лапке штатива.

На иголку повесить отвес и приколоть фигуру за край к пробке.

Вдоль отвеса провести карандашом линию.

Снять фигуру с пробки, повернуть на некоторый угол, снова прикрепить к пробке за другой край и провести еще одну линию вдоль отвеса.

Проделать опыт третий раз.

Точка пересечения трех линий и есть центр тяжести.

Чтобы проверить правильность определения центра тяжести фигуры, необходимо взять стержень авторучки и на торцевую часть положить фигуру точкой пересечения линий. Если центр тяжести определен правильно, то фигура должна находиться в равновесии.

СЛАЙД 11. Пизанская башня (историческая справка о данном памятнике архитектуры). Вопрос ученикам: почему знаменитая «падающая» башня до сих пор не упала?

СЛАЙД 12. Скульптура В.И. Мухиной «Рабочий и колхозница». (историческая справка об истории создания данной скульптуры). Обычно для женщины шарф является украшением. Его можно повязать на голову, накинуть на плечи, надеть на шею. Но автор вложила шарф в руку женщине и заставила его «лететь» по воздуху.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: § 20-22; используя источники литературы или интернет-ресурсы, ответить на вопрос: какое смысловое значение имеет шарф в руке женщины с точки зрения физики?

РЕЛАКСАЦИЯ: видеоролик «Экзотическая архитектура».

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.

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

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.