«Ягоднинская средняя общеобразовательная школа»
Методическая разработка лабораторной работы
Учитель физики:
Шмыкова И.В.
2008 г.
Открытый урок в 10-м классе по теме: лабораторная работа "Измерение модуля упругости резины"
Цели урока: обеспечение более полного усвоения материала, формирование представления научного познания, развития логического мышления, экспериментальных навыков, исследовательских умений; навыков определения погрешностей при измерении физических величин, умения делать правильные выводы по результатам работы.
Оборудование: установка для измерения модуля Юнга резины, динамометр, грузы.
План урока:
I. Орг. момент.
II. Повторение материала, знание которого необходимо для выполнения лабораторной работы.
III. Выполнение лабораторной работы.
1. Порядок выполнения работы (по описанию в учебнике).
2. Определение погрешностей.
3. Выполнение практической части и расчетов.
4. Вывод.
IV. Итог урока.
V. Домашнее задание.
ХОД УРОКА
Учитель: На прошлом уроке вы познакомились с деформациями тел и их характеристиками. Вспомним, что такое деформация?
Учащиеся: Деформация – это изменение формы и размеров тел под действием внешних сил.
Учитель: Окружающие нас тела и мы подвергаемся различным деформациям. Какие виды деформаций вы знаете?
Ученик: Деформации: растяжение, сжатие, кручение, изгиб, сдвиг, срез.
Учитель: А ещё?
Деформации упругие и пластические.
Учитель: Охарактеризуйте их.
Ученик: Упругие деформации исчезают после прекращения действия внешних сил, а пластические деформации сохраняются.
Учитель: Назовите упругие материалы.
Ученик: Сталь, резина, кости, сухожилия, всё человеческое тело.
Учитель: Пластичные.
Ученик: Свинец, алюминий, воск, пластилин, замазка, жевательная резинка.
Учитель: Что возникает в деформированном теле?
Ученик: В деформированном теле появляется сила упругости и механическое напряжение.
Учитель: Какими физическими величинами можно охарактеризовать деформации, например, деформацию растяжения?
Ученик:
1. Абсолютным удлинением 
2. Механическим напряжением? 
3. Относительным удлинением 
Учитель: Что оно показывает?
Ученик: Во сколько раз абсолютное удлинение меньше первоначальной длины образца
Учитель: Что такое Е?
Ученик: Е – коэффициент пропорциональности или модуль упругости вещества (модуль Юнга ).
Учитель: Что вы знаете о модуле Юнга?
Ученик: Модуль Юнга одинаков для образцов любой формы и размеров, изготовленных из данного материала.
Учитель: Что характеризует модуль Юнга?
Ученик: Модуль упругости характеризует механические свойства материала и не зависит от конструкции изготовленных из него деталей.
Учитель: Какие механические свойства присущи веществам?
Ученик: Могут быть хрупкими, пластичными, упругими, прочными.
Учитель: Какие характеристики вещества необходимо учитывать при его практическом применении?
Ученик: Модуль Юнга, механическое напряжение и абсолютное удлинение.
Учитель: А при создании новых веществ?
Ученик: Модуль Юнга.
Учитель: Сегодня вы будете выполнять лабораторную работу по определению модуля Юнга резины. Какова ваша цель?
На примере резины научиться определять модуль упругости любого вещества.
Зная модуль упругости вещества, мы можем говорить о его механических свойствах и практическом применении. Резина широко применяется в различных аспектах нашей жизни. Где применяется резина?
Ученик: В быту: резиновые сапоги, перчатки, коврики, бельевая резинка, пробки, шланги, грелки и прочее.
Ученик: В медицине: жгуты, эластичные бинты, трубки, перчатки, некоторые части приборов.
Ученик: На транспорте и в промышленности: покрышки и шины колёс, ремни передач, изолента, надувные лодки, трапы, уплотнительные кольца и многое другое.
Ученик: В спорте: мячи, ласты, гидрокостюмы, эспандеры и прочее.
Учитель: Говорить о применении резины можно очень много. В каждом конкретном случае резина должна иметь определенные механические свойства.
Перейдем к выполнению работы.
Вы уже обратили внимание, что каждый ряд получил свое задание. Первый ряд работает с бельевой резинкой. Второй ряд – с фрагментами кровоостанавливающего жгута. Третий ряд - с фрагментами эспандера. Таким образом, класс разбит на три группы. Все вы будете определять модуль упругости резины, но каждой группе предлагается провести свое небольшое исследование.
1-ая группа. Определив модуль упругости резины, вы получите результаты, обсудив которые, сделайте вывод о свойствах резины, применяемой для изготовления бельевой резинки.
2-ая группа. Работая с различными фрагментами одного и того же кровоостанавливающего жгута и определив модуль упругости, сделайте вывод о зависимости модуля Юнга от формы и размеров образцов.
3-я группа. Изучить устройство эспандера. Выполнив лабораторную работу, сравнить абсолютное удлинение одной резиновой струны, нескольких струн и всего жгута эспандера. Сделать из этого вывод и, может быть, выступить с какими-то своими предложениями по изготовлению эспандеров.
При измерении физических величин неизбежны погрешности.
Что такое погрешность?
Ученик: Неточность измерения физической величины.
Учитель: Чем вы будете руководствоваться при измерении погрешности?
Ученик: Данными таблицы 1 стр.205 учебника (работа выполняется по описанию, данному в учебнике)
После завершения работы представитель каждой группы делает сообщения о её результатах.
Представитель первой группы:
При выполнении лабораторной работы мы получили значения модуля упругости бельевой резинки:
Е1 = 2,24 · 105 Па
Е2 = 5· 107 Па
Е3 = 7,5· 105 Па
Вывод:
Модуль упругости бельевой резинки зависит от механических свойств резины и оплетающих её нитей, а также от способа переплетения нитей.
Вывод: бельевая резинка очень широко применяется в белье, в детской, спортивной и верхней одежде. Поэтому для её изготовления применяются различные сорта резины, нитей и различные способы их переплетения.
Представитель второй группы:
Наши результаты:
Е1 = 7,5 · 106 Па
Е1 = 7,5 · 106 Па
Е1 = 7,5 · 106 Па
Вывод:
Модуль Юнга одинаков для всех тел любой формы и размеров, изготовленных их данного материала
Представитель третьей группы:
Наши результаты:
Е1 = 7,9 · 107 Па
Е2 = 7,53 · 107 Па
Е3 = 7,81 · 107 Па
Вывод:
Для изготовления эспандеров можно использовать резину разных сортов. Жгут эспандера набирается из отдельных струн. Мы это рассмотрели. Чем больше струн, тем больше площадь поперечного сечения жгута, меньше его абсолютное удлинение. Зная зависимость свойств жгута от его размера и материала, можно изготовить эспандеры для различных физкультурных групп.
Итог урока.
Учитель: Чтобы создавать и применять различные материалы, необходимо знать их механические свойства. Механические свойства материала характеризует модуль упругости. Сегодня вы практически его определили для резины и сделали свои выводы. В чем они заключаются?
Ученик: Я научился определять модуль упругости вещества, оценивать погрешности в своей работе, сделал научные предположения о механических свойствах материалов (в частности, резины) и практической направленности применения этих знаний.
Учащиеся сдают листы контроля.
На дом: § 20-22 повторить.