Презентация равновесие тел с закрепленной осью вращения. Условия равновесия тел. Виды равновесия. 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

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».

Класс: 10

Презентация к уроку

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока: Изучить состояние равновесия тел, познакомиться с различными видами равновесия; выяснить условия, при которых тело находится в равновесии.

Задачи урока:

• Учебные: Изучить два условия равновесия, виды равновесия (устойчивое, неустойчивое, безразличное). Выяснить, при каких условиях тела более устойчивы.
• Развивающие: Способствовать развитию познавательного интереса к физике. Развитие навыков сравнивать, обобщать, выделять главное, делать выводы.
• Воспитательные: Воспитывать внимание, умения высказывать свою точку зрения и отстаивать её, развивать коммуникативные способности учащихся.

Тип урока: урок изучения нового материала с компьютерной поддержкой.

Оборудование:

1. Диск «Работа и мощность» из «Электронных уроков и тестов.
2. Таблица «Условия равновесия».
3. Призма наклоняющаяся с отвесом.
4. Геометрические тела: цилиндр, куб, конус и т.д.
5. Компьютер, мултимедиапроектор, интерактивная доска или экран.
6. Презентация.

Ход урока

Сегодня на уроке мы узнаем, почему подъёмный кран не падает, почему игрушка «Ванька-встанька» всегда возвращается в исходное состояние, почему Пизанская башня не падает?

I. Повторение и актуализация знаний.

1. Сформулировать первый закон Ньютона. О каком состоянии говорится в законе?
2. На какой вопрос отвечает второй закон Ньютона? Формула и формулировка.
3. На какой вопрос отвечает третий закон Ньютона? Формула и формулировка.
4. Что называется равнодействующей силой? Как она находится?
5. Из диска «Движение и взаимодействие тел» выполнить задание № 9 «Равнодействующая сил с разными направлениями» (правило сложения векторов (2, 3 упражнения)).

II. Изучение нового материала.

1. Что называется равновесием?

Равновесие – это состояние покоя.

2. Условия равновесия. (слайд 2)

а) Когда тело находится в покое? Из какого закона это следует?

Первое условие равновесия: Тело находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к телу, равна нулю. ∑F = 0

б) Пусть на доску действуют две равные силы, как показано на рисунке.

Будет ли она находиться в равновесии? (Нет, она будет поворачиваться)

В покое находится только центральная точка, а остальные движутся. Значит, чтобы тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы сумма всех сил, действующих на каждый элемент равнялась 0.

Второе условие равновесия: Сумма моментов сил, действующих по часовой стрелке, должна равняться сумме моментов сил, действующих против часовой стрелки.

∑ M по часовой = ∑ M против часовой

Момент силы: M = F L

L – плечо силы – кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы.

3. Центр тяжести тела и его нахождение. (слайд 4)

Центр тяжести тела – это точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на отдельные элементы тела (при любом положении тела в пространстве).

Найти центр тяжести следующих фигур:

4. Виды равновесия.

а) (слайды 5–8)

Вывод: Равновесие устойчиво, если при малом отклонении от положения равновесия есть сила, стремящаяся вернуть его в это положение.

Устойчиво то положение, в котором его потенциальная энергия минимальна. (слайд 9)

б) Устойчивость тел, находящихся на точке опоры или на линии опоры. (слайды 10–17)

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

в) Устойчивость тел, находящихся на плоской поверхности.

(слайд 18)

1) Поверхность опоры – это не всегда поверхность, которая соприкасается с телом (а та, которая ограниченна линиями, соединяющими ножки стола, треноги)

2) Разбор слайда из «Электронных уроков и тестов», диск «Работа и мощность», урок «Виды равновесия».

Рисунок 1.

1. Чем различаются табуретки? (Площадью опоры)
2. Какая из них более устойчивая? (С большей площадью)
3. Чем различаются табуретки? (Расположением центра тяжести)
4. Какая из них наиболее устойчива? (Укоторой центр тяжести ниже)
5. Почему? (Т.к. её можно отклонить на больший угол без опрокидывания)

3) Опыт с призмой отклоняющейся

1. Поставим на доску призму с отвесом и начнём её постепенно поднимать за один край. Что мы видим?
2. Пока линия отвеса пересекает поверхность, ограниченную опорой, равновесие сохраняется. Но как только вертикаль, проходящая через центр тяжести, начнёт выходить за границы поверхности опоры, этажерка опрокидывается.

Разбор слайдов 19–22 .

Выводы:

1. Устойчиво то тело, у которого площадь опоры больше.
2. Из двух тел одинаковой площади устойчиво то тело, у которого центр тяжести расположен ниже, т.к. его можно отклонить без опрокидывания на большой угол.

Разбор слайдов 23–25.

Какие корабли наиболее устойчивы? Почему? (У которых груз расположен в трюмах, а не на палубе)

Какие автомобили наиболее устойчивы? Почему? (Чтобы увеличить устойчивость машин на поворотах, полотно дороги наклоняют в сторону поворота.)

Выводы: Равновесие может быть устойчивым, неустойчивым, безразличным. Устойчивость тел тем больше, чем больше площадь опоры и ниже центр тяжести.

III. Применение знаний об устойчивости тел.

1. Каким специальностям наиболее необходимы знания о равновесии тел?
2. Проектировщикам и конструкторам различных сооружений (высотных зданий, мостов, телевизионных башен и т.д.)
3. Цирковым артистам.
4. Водителям и другим специалистам.

(слайды 28–30)

1. Почему «Ванька-встанька» возвращается в положение равновесия при любом наклоне игрушки?
2. Почему Пизанская башня стоит под наклоном и не падает?
3. Каким образом сохраняют равновесие велосипедисты и мотоциклисты?

Выводы из урока:

1. Существует три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое, безразличное.
2. Устойчиво положение тела, в котором его потенциальная энергия минимальна.
3. Устойчивость тел на плоской поверхности тем больше, чем больше площадь опоры и ниже центр тяжести.

Домашнее задание : § 54– 56 (Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский)

Использованные источники и литература:

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика. 10 класс.
2. Диафильм «Устойчивость» 1976 г. (отсканирован мною на плёночном сканере).
3. Диск «Движение и взаимодействие тел» из «Электронных уроков и тестов».
4. Диск «Работа и мощность» из «Электронных уроков и тестов».

Раздел механики, в котором изучается
равновесие абсолютно твердых тел,
называется статикой.
Равновесие тела – это состояние покоя
или равномерного и прямолинейного
движения тела.
Абсолютно твердое тело – это тело, у
которого деформации, возникающие
под действием приложенных к нему
сил, пренебрежимо малы.
2

Виды равновесия

Условия устойчивости равновесия

Равновесие тел на опорах