Наблюдение зависимости результата действия силы на тело от ее модуля. Измерение силы упругости. Вес тела

Оборудование: 1) брусок деревянный размером 100 X 40 X 30 мм от лабораторного трибометра; 2) шнур резиновый сечением 1 X 1 мм, длиной 200 мм (рис. 100).

Рис. 100. К введению понятия о силе

Цель работы — сформировать у учащихся понятие о силе как векторной величине. Работу выполняют в такой последовательности:

1. Кладут на стол брусок, к крючку которого привязан резиновый шнур. Придерживая свободный конец шнура рукой, отводят брусок в сторону так, чтобы сила натяжения шнура стала примерно равной 1 Н (рис. 100, а).

Отпускают брусок и наблюдают его поступательное замедленное движение. Замечают пройденный путь. Опыт повторяют при большей силе натяжения шнура. Брусок совершает такое же движение, но проходит больший путь. Опыт показывает зависимость результата действия силы от ее модуля.

2. На брусок действуют одинаковой по модулю силой, но направленной сначала вдоль бруска, затем поперек бруска и, наконец, вверх (рис. 100, а, б, в). В первом случае брусок совершает поступательное движение, во втором — вращательное движение вокруг вертикальной оси, в третьем — вращательное движение вокруг горизонтальной оси. Опыт показывает зависимость результата действия силы от ее направления.

3. Ставят брусок на стол наименьшей гранью и пытаются переместить его, прикладывая одинаковую по модулю и направлению силу сначала к нижней, затем к верхней части бруска (рис. 100, г, д). В первом случае брусок совершает поступательное движение по направлению действующей силы, во втором — вращательное движение вокруг горизонтальной оси (опрокидывается). Опыт показывает зависимость результата действия силы от точки ее приложения.

На основе проделанных опытов делают общий вывод. Для закрепления понятия силы как векторной величины учащимся предлагают графически изобразить силы, действующие на брусок в рассмотренных случаях.

Измерение силы упругости. Вес тела. Оборудование: 1) лист картона размером 250 X 100 X 2 мм; 2) шнур резиновый сечением 1 X 1 мм, длиной 200 мм; 3) груз массой 100 г с двумя крючками; 4) мешочек с песком массой 200 г (рис. 101).

Рис. 101. Оборудование к работе

Цель работы — закрепить понятия «сила упругости», «вес тела», уточнить их направления и точки приложения.

Лист картона кладут на две книги, расположенные на столе на расстоянии примерно 15 см друг от друга. На середину картона медленно опускают мешочек с песком и наблюдают, как последний постепенно деформирует картон (рис. 101, а, б). В результате этого в опоре (картоне) возникает сила упругости, которая возрастает по мере увеличения деформации картона.

В конце деформации картона мешочек, на который действует сила тяжести, находится в покое. Следовательно, сила упругости уравновешивает силу тяжести, а потому также приложена к мешочку и направлена вертикально вверх, т. е. в сторону, противоположную силе тяжести.

Опыт повторяют, но теперь обращают внимание на взаимный характер взаимодействия тел (мешочка и картона): в результате их взаимодействия деформируется не только картон, но и мешочек с песком. Следовательно, в мешочке также. Эта сила приложена к опоре (картону) и направлена вертикально вниз. Ее называют весом тела.

Затем к резиновому шнуру прикрепляют груз массой 100 г с двумя крючками и поднимают его за свободный конец (рис. 101, в). Обнаруживают увеличение длины шнура. Выясняют причину его растяжения, а также тело, к которому приложен вес груза.

Проделанные опыты убеждают учащихся в том, что вес — это сила упругости, с которой деформированное тело вследствие притяжения к Земле действует на горизонтальную и неподвижную опору или растягивает подвес.