1) Общеобразовательная: обеспечить усвоение понятий "центр тяжести", "центр масс" и видов равновесия тела, формирование умений определять центр тяжести и центр масс тела.

2) Развивающая: способствовать развитию мышления учащихся, обеспечить формирование мотивов учения и познавательного интереса.

3) Воспитательная: способствовать развитию аккуратности, настойчивости, самостоятельности учащихся; обеспечить формирование научного мировоззрения.

Центр тяжести – точка, в которой приложена сила тяжести.

Координаты центра масс тела можно вычислить по формуле

.

Устойчивым равновесием тела является такое равновесие, при выведении тела из которого возникает результирующая сила, направленная в сторону первоначального положения тела, или момент сил, возвращающий тело в положение равновесия. В устойчивом положении потенциальная энергия тела минимальна.

Неустойчивым равновесием тела называется такое равновесие, при выведении из которого возникает результирующая сила, направленная от положения равновесия, или момент сил, отклоняющий тело от положения равновесия. Потенциальная энергия тела в положении неустойчивого равновесия больше, чем потенциальная энергия тела в отклоненном положении.

Безразличным положением равновесия является такое положение, при выведении из которого результирующая сила или момент сил остаются равными нулю. Потенциальная энергия тела при этом не меняется.

1. Организационный момент (2 мин).

2. Актуализация опорных знаний (6 мин).

3. Изучение нового материала (30 мин).

4. Закрепление (5 мин).

5. Подведение итогов. Домашнее задание (2 мин).

Вхожу в класс, здороваюсь, отмечаю отсутствующих, рассказываю план работы на урок.

С целью актуализации опорных знаний ученикам предлагается ответить на вопросы:

1) Назовите условия равновесия тел.

2) От чего зависит значение потенциальной энергии?

Рассмотрим тело, подвешенное на нити. На него будут действовать сила натяжения подвеса и сила тяжести. Точка приложения силы натяжения нам известна. А в какой точке будет приложена сила тяжести? Этот вопрос решим экспериментальным путем.

Будем подвешивать пластину в разных точках и отмечать на пластине линии действия сил натяжения каждый раз, как продолжения линий нити.



Эти линии пересекутся в одной точке. Эта точка и будет точкой приложения силы тяжести. Она называется центром тяжести.

Положение центра тяжести тел правильной формы можно указать, не выполняя описанный опыт. Он будет находиться в геометрическом центре тела.

Положение центра тяжести можно и вычислить. Пусть тело состоит из двух шаров массами и , насаженных на стержень (если масса стержня значительно меньше масс шаров, то ею можно пренебречь).





С

Для того чтобы система находилась в равновесии, должно выполняться условие:

или

Следовательно, центр тяжести делит расстояние между двумя грузами в отношении, обратном отношению их масс.



О С

х


Выбрав ось Ох и записав условие моментов относительно точки О, получим:

.

Точка, координата которой определяется по данной формуле, называется центром масс тела.

Центр масс и центр тяжести совпадают, если тело находится в однородном гравитационном поле.
Как будет вести себя тело, если вывести его из состояния равновесия? Вернется ли оно в первоначальное положение? Рассмотрим равновесие шарика на выпуклой, вогнутой и горизонтальной поверхностях (рис. 154).

При отклонении тела от положения равновесия, действующие на него силы, как правило, изменяются. Возникает отличная от нуля равнодействующая сила, которая вызывает движение тела.

Если равнодействующая сила возвращает тело в положение равновесия, то тело все время будет находиться вблизи положения равновесия. Такое положение называется устойчивым.

В устойчивом равновесии находится шарик на вогнутой поверхности (рис 154а). Что происходит с потенциальной энергией шарика в отклоненном положении? Потенциальная энергия шарика увеличивается.

Если равнодействующая сила не возвращает тело в первоначальное положение, а вызывает дальнейшее отклонение от него, то такое положение равновесия называется неустойчивым. В таком положении находится шарик на выпуклой поверхности (рис. 154б). Как в этом случае будет изменяться потенциальная энергия шарика? Потенциальная энергия шарика будет уменьшаться. (Почему?)

Таким образом, неустойчивое положение тела характеризуется тем, что при отклонении от положения равновесия равнодействующая сил, приложенных к телу, направлена от положения равновесия, а потенциальная энергия тела уменьшается.

Если при небольших смещениях тела из первоначального положения равнодействующая всех сил, приложенных к телу, остается равной нулю, то такое положение равновесия называется безразличным. В таком положении находится шарик на горизонтальной поверхности (рис. 154в).

Тело, имеющее ось вращения, будет находиться в устойчивом равновесии, если центр тяжести тела находится ниже оси вращения. Если же центр тяжести находится на вертикальной прямой, проходящей через ось вращения, расположен выше оси вращения, то равновесие неустойчивое

(рис. 155).

Рассмотрим теперь тело, опирающееся на несколько точек (например, стол) или площадку. В этих случаях для равновесия тела необходимо, чтобы вертикаль, проведенная через центр тяжести, проходила внутри площади опоры тела, т.е. внутри контура, образованного линиями, соединяющими точки опоры, или внутри площадки, на которую опирается тело. При этом равновесие устойчивое.

Закрепление

В качестве закрепления ученикам предлагается ответить на контрольные вопросы к § 34, 35.