Хочу предложить вашему внимания авторскую презентацию по теме «Статика». Презентация рассматривает общие условия равновесия тел; равновесие тел, имеющих площадь опоры; равновесие тел на плоскости. К каждому разделу прилагаются задания для закрепления темы. В дополнение к презентации предлагаю план распределения слайдов презентации по урокам темы, описание слайдов. Презентация «Статика»
Описание презентации
Ι. Равновесие тел
Слайд 3
- Раздел механики, в котором изучается равновесие абсолютно твердых тел, называется статикой.
- Равновесие тела – это состояние покоя этого тела.
Вокруг нас нет ни одного тела, на которое не действовали бы силы. Под действием этих сил тела деформируются.
При выяснении условий равновесия деформированных тел необходимо учитывать величину и характер деформации, что усложняет выдвинутую задачу. Поэтому для выяснения основных законов равновесия удобно ввести понятие абсолютно твердого тела.
- Абсолютно твердое тело – тело, у которого деформации, возникающие под действием приложенных к нему сил, пренебрежимо малы.
Рассмотрим условия равновесия абсолютно твердых тел.
Слайд 4
(вывод первого условия равновесия с динамическим рисунком)
Все элементы тела взаимодействуют между собой. Силы, с которыми они действуют друг на друга, называются внутренними. В соответствии с первым законом Ньютона сумма внешних и внутренних сил, действующих на каждый элемент, равна нулю. Сложим все силы, действующие на все элементы тела. По третьему закону Ньютона силы, с которыми два элемента действуют друг на друга, равны по величине и противоположно направлены, а, следовательно их сумма будет равна нулю. После преобразования выражения приходим к выводу, что… .
- Твердое тело находится в равновесии, если геометрическая сумма всех сил, приложенных к нему, равна нулю.
(переход на скрытые слайды – задачи на применение первого условия равновесия)
Задача 1
Электрическая лампа подвешена на шнуре на кронштейне. Найти силы упругости в балках кронштейна, если масса лампы равна 1 кг, а угол α = 60°.
Задача 2
К концу двухметрового стержня АС, укрепленного шарнирно одним концом к стене, а с другого конца поддерживаемого тросом ВС длиной 2,5 м, подвешен груз массой 120 кг. Найти силы, действующие на трос и стержень.
Задача 3
На бельевой веревке длиной 10м висит костюм, вес которого 20 Н. Вешалка расположена посередине веревки, и эта точка провисает на 10 см ниже горизонтали, проведенной через точки закрепления веревки. Чему равна сила натяжения веревки?
Задача 4
Найти силы, действующие на подкос ВС и тягу АС, если АВ = 1,5 м, АС = 3 м, ВС = 4 м, а масса груза 200 кг.
В этом состоит первое условие равновесия. Это условие необходимо, но недостаточно.
ΙΙ. Момент силы. Правило моментов.
Слайд 14
Вспомним основные понятия равновесия.
Слайд 15
- Что такое равновесие?
- Как читается условие равновесия абсолютно твердого тела?
Данное условие равновесия необходимо, но недостаточно. Рассмотрим условия равновесия тел, способных вращаться вокруг некоторой оси.
Слайд16
(второе условие равновесия с динамическим рисунком)
Рассмотрим пример с колесом. Если силы, действующие на колесо равны, противоположно направлены и действуют по одной прямой, то равнодействующая сил будет равна нулю и колесо будет в покое. Если те же самые силы будут действовать в противоположных направлениях, но не вдоль одной прямой, то колесо будет поворачиваться.
Найдем условие равновесия стержня способного поворачиваться вокруг некоторой оси.
Каждая из сил, действующих на стержень, стремится повернуть его в свою сторону.
Определим работу, которую совершают внешние силы при повороте рычага на малый угол.
Для вывода второго условия равновесия необходимо ввести два новых понятия: плечо силы, момент силы.
Кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы называется плечом силы. (ссылка на слайд 17)
Слайд 17
(скрытый – задачи на определение плеча силы)
- Однородный куб опирается одним ребром о пол, другим – о вертикальную стену. Плечо силы трения относительно т.О равно... (см рис.)
- На рисунке схематически изображена лестница АВ, опирающаяся на стену. Определите плечо…
а) силы трения относительно точек А, О, В, D.
б) силы реакции опоры относительно точек А, О, В, D.
б) силы тяжести относительно точек А, О, В, D.
Работа силы зависит от произведения силы на ее плечо. (возврат на слайд 17)
Произведение силы на ее плечо называется моментом силы.
Слайд 18
(скрытый – определение момента силы)
- Чему равен момент силы F1 относительно точки О? (см. рис.)
- Наклонная плоскость длиной 0,6м составляет 600 с поверхностью стола. Чему равен момент силы тяжести бруска массой 0,1 кг, находящегося на середине наклонной плоскости относительно точки О?
Вернемся ко второму условию равновесия.
Слайд 19
(вывод второго условия равновесия)
Следовательно, работа каждой силы пропорциональна моменту данной силы. Полная работа всех сил определяется суммой моментов.
Если рычаг находится в равновесии, то работа всех сил равна нулю, и, соответственно, сумма моментов всех сил равна нулю.
Таким образом, второе условие равновесия можно сформулировать так:
- Твердое тело находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех сил, действующих на него относительно любой оси, равна нулю.
При этом договорились считать моменты сил, поворачивающих тело по часовой стрелке, положительными, а моменты сил, поворачивающих тело против часовой стрелки, отрицательными.
Подведем итог.
Слайд 20
(объединение условий равновесия)
- Твердое тело находится в равновесии, если геометрическая сумма всех сил, приложенных к нему, равна нулю.
- Твердое тело находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех сил, действующих на него относительно любой оси, равна нулю.
Слайд 21
(слайды 11-12 – скрытые – задачи на применение правила моментов сил)
Задача 1
Электрическая лампа подвешена на шнуре на кронштейне. Найти силы упругости в балках кронштейна, если масса лампы равна 1 кг, а угол α = 60°.
(3-ий способ – решение – слайд 23)
Слайд 22
Задача 2
К балке массой 200кг и длиной 5м подвешен груз массой 250кг на расстоянии 3м от одного из концов. Балка своими концами лежит на опорах. Каковы силы давления на каждую из опор?
(решение – слайд 24)
Равновесие бывает разным.
ΙΙΙ. Виды равновесия.
Слайд 25
Прежде, чем будем рассматривать виды равновесия, ответьте на вопросы…
Слайд 26
- Что такое равновесие?
- При каком условии твердое тело будет находиться в состоянии равновесия?
- При каком условии твердое тело способное вращаться будет находиться в состоянии равновесия?
Слайд 27
(виды равновесия – рисунки)
Рассмотрим условия различных видов равновесия тел, находящихся на плоскости. Тело находится в состоянии устойчивого равновесия, если при малейшем отклонении тела от положения равновесия возникает сила, возвращающая тело в положение равновесия.
Тело находится в состоянии неустойчивого равновесия, если при малейшем отклонении тела от положения равновесия возникает сила, удаляющая тело от положения равновесия.
Тело находится в состоянии безразличного равновесия, если при малейшем отклонении тела от положения равновесия не возникает сил, изменяющих положение тела.
Рассмотрим условия различных видов равновесия тел, имеющих ось вращения.
Слайд 28
(виды равновесия тел, имеющих ось вращения – динамические рисунки)
Тело находится в состоянии устойчивого равновесия, если при малейшем отклонении тела от положения равновесия возникает момент сил, возвращающих тело в положение равновесия.
Тело находится в состоянии безразличного равновесия, если при малейшем отклонении тела от положения равновесия не возникает момента сил, изменяющих положение тела.
Тело находится в состоянии неустойчивого равновесия, если при малейшем отклонении тела от положения равновесия возникает момент сил, удаляющих тело от положения равновесия.
Обобщим условия устойчивости равновесия.
Слайд 29
(обобщение условий равновесия)
- Тела находятся в состоянии устойчивого равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникает сила или момент силы, возвращающие тело в положение равновесия.
- Тела находятся в состоянии неустойчивого равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникает сила или момент силы, удаляющие тело от положения равновесия.
- Тела находятся в состоянии безразличного равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия не возникает ни сила, ни момент силы, изменяющие положение тела.
Условия устойчивого равновесия широко используются в игрушках, в устройствах, которые должны возвращаться в состояние равновесия при отклонениях.
Слайд 30
(рисунки игрушек, шахматных фигурок и т.д.)
Для тел, имеющих площадь опоры, существует дополнительное условие равновесия.
Слайд 31
(динамические рисунки равновесия тел, имеющих площадь опоры)
Рассмотрим, как изменяется положение линии действия силы тяжести по отношению к оси вращения тела при наклоне тела имеющего площадь опоры.
- Тело, имеющее площадь опоры, будет находиться в равновесии до тех пор, пока линия действия силы тяжести будет проходить через площадь опоры.
Кроме того, обратите внимание, что при повороте тела положение центра тяжести изменяется. А любая система всегда стремится к понижению положения центра тяжести. Так наклоненные тела будут находиться в состоянии устойчивого равновесия, пока линия действия силы тяжести будет проходить через площадь опоры.
Слайд 32
(наклонная башня, телебашня, движение человека)
Покачивание или наклон тела человека при ходьбе также объясняется стремлением сохранить устойчивое положение. Площадь опоры определяется площадью внутри линии, проведенной вокруг крайних точек касания телом опоры. когда человек стоит. Линия действия силы тяжести проходит через опору. Когда человек поднимает ногу, то, чтобы сохранить равновесие, он наклоняется перенося линию действия силы тяжести в новое положение таким образом, чтобы она вновь проходила через площадь опоры.
Для устойчивости различных сооружений увеличивают площадь опоры или понижают положение центра тяжести сооружения, изготавливая мощную опору, или и увеличивают площадь опоры и, одновременно, понижают центр тяжести сооружения.
Устойчивость транспорта определяется теми же условиями.
Слайд 33
(наклон машины и автобуса)
Так, из двух видов транспорта автомобиля и автобуса на наклонной дороге более устойчив автомобиль.
При одинаковом наклоне данных видов транспорта у автобуса линия силы тяжести проходит ближе к краю площади опоры.